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表面形态对于固体表面的光学、机械、化学、生物等性质是一个关键的影响因素，飞秒脉冲激光可以在金属和半导体等多种材料表面诱导产生微纳结构，如周期性的条纹、圆锥状的突起、纳米级别的颗粒等，这些诱导产生的微纳结构能够改变材料的表面性质，从而可以应用到光子学、等离子体学、光电子学、生物化学传感、生物医药等领域。根据飞秒激光诱导产生的周期性表面结构(LIPSSs)周期不同，我们将周期接近激光波长的LIPSSs称为低空间频率的LIPSSs(LSFLs)，将周期远小于激光波长的LIPSSs称为高空间频率的LIPSSs(HSFLs)。针对高空间频率的结构(HSFLs)，我们开展了一些研究工作。 本文的主要内容和研究成果包括以下两个方面: 1.飞秒激光长波加工金属钛，获得大约十分之一激光波长的周期性结构。 利用飞秒激光在金属Ti表面引起的氧化和产生的三次谐波，我们得到了周期大约是入射波长十分之一的周期性表面微纳结构，实验中使用的飞秒激光是100fs，重复频率是1kHz，波长范围从1.4μm到2.2μm，当使用低于Ti的烧蚀阈值的激光功率照射表面的时候，表面上会形成一层很薄的氧化层TixOy，氧化层的形成会增强三次谐波(THG)，THG对接下来对氧化层的烧蚀也起到了关键作用，氧化层在垂直于偏振方向上的功效因子的最大值要比Ti的大。结果，THG主导的烧蚀过程形成了周期是100nm方向平行于偏振的周期性结构，通过原子力显微镜测试，周期性结构的深度大约是10nm，同时，氧化过程的形成也通过能谱分析得到证明。 2.在金属钛表面加工更高空间频率周期(50-100 nm)的研究与探索。 我们用飞秒激光在金属钛表面诱导出周期更小的高空间频率的结构，并且条纹的方向平行于激光的偏振方向，周期大概50-100nm，实验上用BBO晶体倍频800 nm的飞秒激光获得400 nm的飞秒激光，加工方式采用了打点的单脉冲方式加工，并且逐渐增加脉冲数，随着脉冲数的增加，高空间频率的周期结构的周期会变大，同时，脉冲数达到一定的数量后在高空间频率的周期结构的下面开始出现垂直于偏振方向低空间频率周期性结构，我们通过干涉理论计算功效因子来描述了这一过程。