1
Институт систем обработки изображений РАН, 2 Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королёва(национальный исследовательский университет)(СГАУ), 3 Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН Аннотация Представлены результаты исследований хроматических свойств дифракционного опти-ческого элемента (ДОЭ), предназначенных для управления лазерной абляцией. Рассмотрено как влияние отклонения длины волны излучения от расчётной при изготовлении ДОЭ, так и влияние уширения спектра, возникающего из-за малой длительности импульса. Первое яв-ление экспериментально исследовано на макете с непрерывным лазером, а второе -в ре-альных условиях абляции металлических плёнок, нанесённых на диэлектрик. Показано, что отклонение длины волны от расчётной можно использовать для целевого преобразования формы области фокусировки. Явления же, связанные с уширением спектра, не приводят к каким-либо значимым последствиям при выбранных параметрах лазерного пучка.Ключевые слова: фемтосекундные явления, бинарная оптика, фазовый сдвиг, неизобра-жающая оптика, хроматизм, дифракционный оптический элемент (ДОЭ).
ВведениеВ настоящее время обработка материалов лазер-ным излучением, наряду с традиционными методами, основанными на механическом, электрохимическом, электрофизическом и физико-химическом воздейст-виях, занимает одну из лидирующих позиций. Из-вестны методы лазерной обработки материалов, ос-нованные на управлении распределением интенсив-ности в фокальной области на основе фазовой моду-ляции исходного пучка с помощью дифракционных оптических элементов [1, 2], однако эти методы были разработаны в рамках параксиальной скалярной тео-рии. При острой фокусировке механизм формирова-ния распределения интенсивности принципиально сложнее. Кроме того, при острой фокусировке необ-ходимо учитывать фазово-поляризационные преобра-зования, влияющие на распределение интенсивности в фокальной плоскости [3,4].Поскольку имеется поляризационная зависимость поглощения излучения в металлах, причём у разных металлов она разная, эффективность применения пучка с некоторой неоднородной поляризацией тре-бует каждый раз отдельного исследования. Наиболь-шее внимание исследователей, в силу своих особых свойств, привлекают цилиндрические векторные пуч-ки [5], и в особенности пучки с радиальной и азиму-тальной поляризациями излучения, имеющие опреде-лённые преимущества при обработке материалов [6][7][8][9]. Методы формирования пучков с азимутальной и радиальной поляризацией, основанные на примене-нии волновых пластинок и ДОЭ [10, 11], весьма сложно адаптировать к задачам обработки материа-лов. Более удобными для таких задач являются мето-ды, основанные на применении двулучепреломляю-щих кристаллов [12, 13]. Также весьма просты в реа-лизации и эффективны различные типы секторных пластинок [14, 15]. Однако при использовании им-пульсных лазеров высокая пиковая мощность и ши-рокий спектр фемтосекундных импульсов сущест-венно затрудняют применение вышеупомянутых ме-тодов формирования цилиндрических векторных пучков. Определённым компромиссом пр...
