纳秒激光下铜表面微观结构调控与高吸光率研究

本文主要探讨了利用纳秒脉冲激光技术提升铜表面吸光率的研究。这项研究通过采用单向填充式扫描方式，对铜表面进行精细控制的打黑处理，即利用高强度、短脉宽的激光对铜表面进行局部加热，形成具有特定微观结构的表面层。实验过程中，研究人员使用了精密的测量设备，如分光光度计、光学表面轮廓仪和扫描电子显微镜（SEM），对处理后的样品进行表观反射率、粗糙度和微观形貌的评估。 研究发现，不同的扫描间距对打黑效果有着显著影响。当扫描间距减小时，打黑后的铜表面呈现出更为复杂的微观结构，如光栅状、近似光栅状和珊瑚状等，这些结构能够更有效地散射和吸收入射光。具体来说，当扫描间距设定为10微米时，铜表面的吸光性能显著增强，特别是在200到760纳米波段，吸光率高达97%以上；在760到1110纳米波段，吸光率超过90%，而在1110到2500纳米波段，吸光率仍维持在85%以上，显示出极高的光吸收效率。 此外，研究还扩展到二次填充打黑的效果，即对已经经过第一次打黑处理的铜表面进行再次照射。结果显示，二次打黑不仅提高了样品的整体吸光率，而且填充方向对吸光率的影响随扫描间距的减小而减弱。这意味着通过精细调控激光扫描策略，可以进一步优化铜表面的光吸收性能，这对于光学器件的设计和制造具有重要的应用价值。 这篇研究揭示了纳秒激光在铜表面处理中的独特作用，不仅能够改变其光学性质，还能通过控制扫描参数来实现对吸光率的精确调控，对于提升金属材料在光通信、光电转换等领域中的性能具有潜在的突破性意义。未来，这种技术可能被应用于太阳能电池、红外传感器、激光器等设备的制造中，推动相关行业的科技进步。