Mba hampiempo miaraka ireo akora amin'ny andaniny roa amin'ny interface ary hametrahana fifamatorana bitika matanjaka, dia tsy maintsy mifantoka tsara amin'ny santionany ny teboka ifantohan'ny laser, izay mitaky fepetra henjana amin'ny fahamarinan'ny fanodinana ny rafitra welding. Fanampin'izany, noho ny gradient axial intensity lehibe amin'ny taratra Gaussian aorian'ny fifantohana, dia tsy mitovy ny mari-pana amin'ny saha ifantohan'ny fifantohana, ka mahatonga azy io ho mora miforona lesoka bitika sy nano-void ao amin'ny faritra voakasiky ny laser, izay misy fiantraikany amin'ny kalitaon'ny welding amin'ny santionany.
Azo ampiasaina hamoronana taratra Bessel aotra ny teknolojia famolavolana hazavana ara-habakabaka mba hanatsarana ny fizarana ny hamafin'ny sehatry ny fifantohana laser. Mampihena ny gradient ny hamafin'ny axial ity fomba fiasa ity ary manitatra ny halavan'ny fifantohana, ka mampitombo ny tahan'ny halaliny sy ny sakany amin'ny faritra misy ny fiantraikan'ny hafanana noforonin'ny laser. Vokatr'izany, mampihena ny fepetra takiana amin'ny fahamarinan'ny fifantohana amin'ny rafitra fametahana laser izany, manatsara ny kalitao sy ny fahombiazan'ny fametahana.
1. Ny Famokarana sy Famolavolana Paramètre ho an'ny Tara-pahazavana Bessel Tsy Miparitaka
Tamin'ny 1987, i Durnin no nanolotra voalohany ny taratra Bessel aotra filaharana, izay mampiseho toetra tsy miparitaka miavaka: tsy miova ny fizarazarana ny hamafin'ny sehatry ny hazavana miampita mandritra ny fiparitahana, ary ny haben'ny teboka afovoany dia akaiky foana ny fetran'ny diffraction. Fanampin'izany, ny taratra Bessel dia mampiseho toetra manasitrana tena ihany koa mandritra ny fiparitahana. Rehefa voasakana ny teboka afovoany, dia hiangona mankany afovoany ny hazavana manodidina mba "hanamboarana" ny teboka afovoany. Ny fitenenana matematika ho an'ny fizarazarana ny sehatry ny hazavana miampita amin'ny taratra Bessel aotra filaharana dia:
Ao amin'ny fitenenana hoe:
- J0 dia maneho ny fiasa Bessel milahatra aotra.
- r sy φ no singa fandrindrana radial sy zoro.
- z ny halaviran'ny fiparitahana.
- Kr sy Kz dia singa mpandefa onja mitsivalana sy mivelatra.
Ny teboka afovoany lehibe amin'ny taratra Bessel aotra dia manana fahafahana mifehy tsara, ahafahana mahazo taratra amin'ny ambaratonga TW/cm² na mihoatra, izay afaka mampientanentana tsara ny fidiran'ny taratra tsy mitongilana amin'ny fitaovana. Ny tena zava-dehibe dia ny toetran'ny taratra Bessel aotra izay tsy miparitaka dia manome halaliny fifantohana lehibe kokoa sy gradient hamafin'ny axial kely kokoa, ka mamorona saha mari-pana mitovy ary manakana ny fiforonan'ny lesoka amin'ny welding.
Ity sary manaraka ity dia mampiseho ny fampitahana ny halavan'ny fifantohana amin'ny taratra Bessel sy ny taratra Gaussian eo ambanin'ny fahafaha-mifehy miampita mitovy. Ny taratra Bessel dia manana halaliny fifantohana be dia be sady mitazona savaivony teboka fifantohana mitovy amin'ny ambaratonga mikron miampita.
Misy fomba maro ahafahana mamorona taratra Bessel aotra, ary ireto fomba telo lehibe manaraka ireto no mahazatra:
Fomba Fanokafana Annular: Ny fomba fanokafana annular, araka ny anarany, dia mampiasa lavaka annular mba hamokarana taratra Bessel. Io ihany koa no fomba voalohany nahomby tamin'ny famoronana taratra Bessel. Ny sary etsy ambany dia mampiseho ny fomba fanokafana annular mba hamokarana taratra Bessel. Ny onja fisaka dia miditra mivantana eo amin'ny lavaka annular avy any ankavia ary mitranga ny diffraction.
Aorian'izay, dia manao fiovana Fourier ny family tsara iray, ka miteraka fiforonan'ny taratra Bessel ao ambadiky ny family. Ny elanelana fiparitahana tsy miparitaka Zmax dia mifandray amin'ny savaivony d amin'ny lavaka boribory sy ny fisokafana ara-nomerika amin'ny family.
Na dia afaka mamorona taratra Bessel aotra filaharana aza ity fomba ity, dia tena ambany dia ambany ny fahombiazan'ny fiovam-po angovo, ka mahatonga azy io ho sarotra ampiharina amin'ny sehatry ny fanodinana laser.
Fomba Fandrindrana Hazavana Ara-toerana: Ny fizotran'ny famokarana taratra Bessel aotra dia dingana iray amin'ny fanovana ny fizarana dingana amin'ny taratra. Noho izany, azo atao ihany koa ny mamokatra taratra Bessel aotra amin'ny alàlan'ny fandrindrana hazavana ara-toerana. Ny fandrindrana hazavana ara-toerana dia karazana fitaovana fandrindrana optoelektronika izay mifehy ny hamafin'ny sehatry ny hazavana sy ny fizarana dingana amin'ny alàlan'ny famantarana elektrika. Azo atao ny mamokatra taratra Bessel aotra amin'ny alàlan'ny fampiharana ny dingana amin'ny family kônika, araka ny aseho amin'ny sary etsy ambany, amin'ny takelaka fiasan'ny fandrindrana hazavana ara-toerana.
Fomba Axicon: Ny axicon dia iray amin'ireo singa diffractive mifototra amin'ny fitaratra passive ampiasaina matetika indrindra amin'ny famoronana taratra Bessel. Rehefa miditra amin'ny axicon ny taratra Gaussian, dia ovaina ny fizarana ny dingana, ka mamadika azy ho taratra Bessel aotra tsy misy fatiantoka angovo, araka ny aseho amin'ny sary etsy ambany.
Noho ny vidiny mirary, ny fahamoran'ny fampiasana azy, ary ny fetran'ny fahasimbana ateraky ny laser avo lenta amin'ny axicons fitaratra, ary koa ny fahombiazan'ny fampiasana angovo avo lenta, ny axicons no safidy voalohany amin'ny famoronana taratra Bessel fohy dia fohy eo amin'ny sehatry ny fanodinana laser. Ny sary etsy ambany dia mampiseho ny kisarisary momba ny fihenan'ny taratra sy ny fandefasana ny taratra Bessel aotra. Amin'ny alàlan'ny fanitsiana ny fampitomboana sy ny fironan'ny rafitra sary 4f, dia azo fehezina mora foana ny halaviran'ny fiparitahana tsy diffractive, ny zoro antsasaky ny kôna, ary ny zoro mitongilana amin'ny lalana fiparitahan'ny taratra Bessel.
Rehefa mandalo amin'ny rafitra 4f misy family (L1) sy family objective (L2) ny taratra Bessel aotra filaharana miaraka amin'ny zoro antsasaky ny kôna Ɵ1 sy ny elanelana miparitaka tsy misy difraksiona an'ny Zmax, dia ho voatsindry kokoa ny refy jeometrika. Ny fampitomboana lateral dia eo amin'ny M=f1/f2=5 eo ho eo, ary ny fampitomboana longitudinal dia eo amin'ny M2=25 eo ho eo. Noho izany, ny sary farany amin'ny taratra Bessel aotra filaharana ao anatin'ny santionany dia azo aseho amin'ny alalan'ny masontsivana jeometrika:
Ireo masontsivana jeometrika amin'ny andry Bessel nalaina sary tao anatin'ny santionan'ny fitaratra quartz teo ambanin'ny zoro kôna samihafa sy ny fampitomboana ny famatrarana ny andry.
| zoro tendrony axial α (°) | Savaivony fidirana d(mm) | (um) | M=f1/f2 | Ɵ2 (°) | Zmax2 | |
| 0.5 | 3.8 | 1.03 | 20 | 3.1 | 3504 | 10.04 |
| 0.5 | 3.8 | 1.03 | 30 | 4.7 | 1555 | 6.7 |
| 0.5 | 3.8 | 1.03 | 40 | 6.2 | 873 | 5.02 |
| 0.5 | 3.8 | 1.03 | 50 | 7.8 | 558 | 4.02 |
| 1 | 3.8 | 1.03 | 20 | 6.2 | 1747 | 5.02 |
| 1 | 3.8 | 1.03 | 30 | 9.3 | 772 | 3.36 |
| 1 | 3.8 | 1.03 | 40 | 12.4 | 432 | 2.52 |
| 1 | 3.8 | 1.03 | 50 | 15.5 | 274 | 2.04 |
| 2.5 | 3.8 | 1.03 | 20 | 15.5 | 684 | 2.04 |
| 2.5 | 3.8 | 1.03 | 30 | 23.3 | 294 | 1.38 |
| 2.5 | 3.8 | 1.03 | 40 | 38.83 | 94.4 | 0.86 |
Fizarana ny hamafin'ny sehatry ny fifantohana amin'ny taratra Bessel
- r sy z: Singa fandrindrana radial sy axial.
- λ: Ny halavan'ny onjam-peo afovoan'ny laser.
- w: 1/e² radius amin'ny taratra Gaussian miditra.
- P0: Tanjaka fara-tampon'ny laser pulse fohy dia fohy.
- β1: Zoro antsasaky ny kôna amin'ny andry Bessel aorian'ny famatrarana ny andry.
- k: Vektoran'ny onja.
- J0: Asa Bessel aotra filaharana.
Fizarana hamafin'ny taratra Bessel aotra ao anatin'ny fitaratra quartz: Eo ankavia ny fizarana hakitroky ny herinaratra optika manaraka ny lalana fiparitahana sy ny fijery miampita, ary eo ankavanana ny fizarana hakitroky ny herinaratra optika manaraka ny axe sy ny fijery miampita
2. Toetran'ny Femtosecond Pulse Bessel Beam ao amin'ny Fused Silica Glass
Ny sary (a) dia mampiseho ny mikrôgrafia maneho ny fifandraisana misy eo amin'ny taratra Bessel amin'ny alalan'ny pulsa femtosecond sy ny fitaratra silika mivaingana amin'ny angovon'ny pulsa samihafa. Ny sakanyn'ny pulsa laser dia raikitra amin'ny 220 fs, ary ny zoro antsasaky ny kôna amin'ny taratra Bessel ao anatin'ny santionany dia 12.4°. Hita fa ny faritra voakasiky ny laser dia mampiseho rafitra linear tokana refy mahazatra. Rehefa latsaky ny 9.5 μJ ny angovon'ny pulsa laser, dia mitombo ny fanondroana refractive an'ny fitaovana ao amin'ny faritra focal, ka miseho ho faritra mainty ao amin'ny mikrôgrafia.
Rehefa mihoatra ny 9.5 μJ ny angovon'ny fitempon'ny laser, dia mihena ny fanondroan'ny refractive an'ilay fitaovana ao amin'ny faritra focal, miseho ho faritra fotsy ao amin'ny micrograph, ary mitombo ny halavan'ny faritra fotsy miaraka amin'ny fitomboan'ny angovon'ny fitempon'ny maso. Tamin'ny alalan'ny fanadiovana ny santionany, dia nahita ny toetran'ny morphologie an'ilay faritra fotsy tamin'ny angovon'ny fitempon'ny maso 15.4 μJ teo ambanin'ny mikroskopia elektronika scanning izahay, araka ny aseho amin'ny Sary (b). Azo tsoahina fa misy nanopore manana savaivony eo amin'ny 200 nm eo ho eo miforona ao amin'ny faritra misy fanondroan'ny refractive mihena.
Tamin'ny alalan'ny fampiasana "ion beam etching" sy ny rafitra fandinihana amin'ny alalan'ny mikroskopia elektrôna "scanning in-situ", dia nohamafisinay bebe kokoa ny fisian'ny nanopore (Sary c). Noho izany, mba hampihenana ny famokarana lesoka vokatry ny laser, dia tsy tokony hihoatra ny 9.5 μJ ny angovon'ny "pulse" tokana mandritra ny "laser welding".
3. Fahazoana "micro-welding" avo lenta eo anelanelan'ny solomaso silika mivaingana amin'ny alàlan'ny fampiasana laser Bessel Ultrashort Pulse.
Ny sary (a) dia mampiseho mikrôgrafia avy amin'ny fijery ambony amin'ny velaran'ny lasitra amin'ny santionany. Hita fa mitovy sy malama ny tsipika lasitra amin'ny laser. Na dia mbola misy lesoka kely amin'ny mason-koditra miparitaka tsy voafehy aza ao amin'ny faritra lasitra, amin'ny ankapobeny dia tsara kokoa noho ny tsipika lasitra amin'ny laser Gaussian izany. Ny fandrefesana dia mampiseho fa eo amin'ny 18 μm eo ho eo ny sakany amin'ny tsipika lasitra, ary 40 μm ny elanelana misy eo amin'ny tsipika lasitra. Ny sary (b) dia mampiseho mikrôgrafia avy amin'ny fijery ilany amin'ny tsipika lasitra amin'ny santionany.
Hita fa nanjavona tanteraka ny elanelana misy eo amin'ireo santionany rehefa avy nokarakaraina tamin'ny laser, ary nitambatra ho singa tokana ny akora akaikin'ny interface rehefa avy nandalo ny dingana fandrendrehana sy fampangatsiahana mafana. Ny fandrefesana dia mampiseho fa mahatratra hatramin'ny 227 μm ny halalin'ny faritra fandrendrehana mafana vokatry ny laser. Midika izany fa mandritra ny fandrendrehana amin'ny laser miaraka amin'ireo masontsivana ireo, ny halaliny axial an'ny toerana ifantohana dia mety hahatratra hatramin'ny 227 μm, izay avo efatra heny noho ny an'ny fandrendrehana laser Gaussian amin'ny toe-javatra mitovy.
4. Aiza no hividianana lantihy Bessel?
Manolotra lantihy Bessel avo lenta ny Wavelength Opto-Electronic izay ampiasaina amin'ny fanodinana laser. Ny fahafahana manova ny halalin'ny fifantohana amin'ny taratra mivoaka amin'ny alàlan'ny fanitsiana ny haben'ny savaivony miditra no endri-javatra manintona indrindra amin'ity rafitra optika Bessel beam ity.
| Laharana Fizarana | Halavan'ny onja (nm) | Halavirana fiasana (mm) | Savaivony Andry Fidirana Ambony Indrindra (mm) | Halalin'ny fifantohana natao (mm) | Halavany manontolo (mm) |
|---|---|---|---|---|---|
| BESL-355-D10-T1 | 355 | 15.50 | 10 | 1.0 | 377.00 |
| BESL-532-10-D10 | 532 | 11.86 | 10 | 1.5 | 202.84 |
| BESL-1064-D10-T2 | 1064 | 10.80 | 10 | 2.0 | 238.00 |
| BESL-1064-D20-T12 | 1064 | 15.00 | 20 | 12.0 | 315.05 |
Fotoana fandefasana: 10 Oktobra 2024