Рибак А. С. Ефекти структурування нано- та мікрометрового масштабу в твердотільних середовищах під дією фемтосекундного лазерного випромінювання.

В дисертації експериментально досліджено ефекти структурування нано- та мікрометрового масштабу в твердотільних середовищах під дією фемтосекундного лазерного випромінювання. Побудовано оптоволоконний фемтосекундний лазер на ітербії з багатоступеневим підсилювачем. Кожну ступінь підсилювача спроектовано так, щоб зміни форми імпульсу, генерованого в осциляторі, були мінімальними. Це досягалось шляхом балансу між так званим звуженням підсилення і самомодуляцією фази. Отримано імпульси з енергією 1 мкДж і тривалістю 100 фс на частоті слідування 1 МГц. Виявлено поляризаційні особливості білого суперконтинууму (СК) та конічної емісії (КЕ) фемтосекундних лазерних філаментів у кристалах кварцу та сапфіру, зумовлені їх додатним та від'ємним подвійним променезаломленням. СК і КЕ набувають взаємно ортогональних поляризацій як результат розбіжності групових швидкостей звичайного і незвичайного променів. Запропоновано фізичний механізм генерації конічної емісії, який пояснює особливості її поляризації. Розроблено дешевий і швидкий метод виробництва лазерно індукованих періодичних поверхневих структур (ЛІППС) високої якості. Продемонстровано швидкий та гнучкий процес продукування дифракційно обмежених мікролінз та мікродзеркал у халькогалогенідному склі. Кожна лінза створюється одним лазерним імпульсом, енергія якого поглинається робочим матеріалом в процесі двофотонного поглинання. Вибухова хвиля сприяє видаленню матеріалу з місця абляції. Залишковий тонкий шар рідини у процесі тверднення набувє оптично гладкої поверхні під дією сил поверхневого натягу. Утворений на поверхні абляційний кратер має властивості увігнутої лінзи. Частина імпульсу, що залишалася після двофотонного поглинання, найбільш вірогідно, входить в об'єм зразка у філаментному або мультифіламентному режимі, не призводячи на своєму шляху до незворотних змін у матеріалі. Масив мікролінз вироблявся методом сканування поверхні зразка сфокусованим лазерним променем. Напилення плівки металу на поверхню з мікролінзами перетворює їх у мікродзеркала. Керування послідовністю лазерних імпульсів за допомогою комп'ютерної програми дає можливість створювати масиви мікролінз довільної геометрії. Отже, на основі цієї методики можна створити технології виробництва мікролінз та мікродзеркал. Її продуктивність обмежена лише частотою слідування фемтосекундних лазерних імпульсів, яка зазвичай становить 1 кГц. Вперше запропоновано метод орієнтації нематичних рідких кристалів на поверхні матеріалів. Встановлено, що ЛІППС здатні орієнтувати нематичні рідкі кристали, нанесені на поверхню ЛІППС. Продемонстровано можливість збільшення азимутальної енергії зчеплення (АЕЗ) поверхні наноструктурованих шарів титану (НСШТ) шляхом нанесення на нього плівки полімеру. Показано, що НСШТ має відносно малу АЕЗ, тоді як нанесення на НСШТ плівки полімеру призводить до значного зростання АЕЗ. Показано, що величину АЕЗ можна змінювати в широкому діапазоні шляхом зміни щонайменше двох параметрів (швидкості сканування та густини енергії імпульсу на поверхні) під час обробки орієнтуючої поверхні.