Формирование циклических внутриобъемных структур в прозрачных диэлектриках с помощью фемтосекундного лазера

Представлены результаты экспериментов по созданию технологии прецизионной микрообработки материалов при фокусировке излучения фемтосекундных (ФС) лазерных импульсов в объем прозрачного материала, важной в частности, при обработке биоматериалов в офтальмологии. Определены условия возникновения и описаны некоторые характерные признаки особого режима микрообработки, когда при определенном соотношении между скоростью сканирования образца и частотой следования ФС импульсов разрушенная лазерным излучением область смещается вдоль оптической оси к объективу и обратно, формируя внутри образца циклические структуры. Предполагается, что основными причинами смещения области разрушения являются наведенное изменение показателя преломления и уменьшение порога разрушения вследствие изменения плотности и структуры материала в микрообласти, которая примыкает к границе полости, образовавшейся под действием предыдущего импульса. Результаты проведенного исследования с учетом влияния описанного режима были использованы в технологии прецизионной резки кристаллов, стекол, полимеров. Лучшее качество поверхностей реза достигается в условиях, исключающих возникновение такого режима. В образцах из поликарбоната, полиметилметакрилата и плавленого кварца получены цилиндрические полости с аспектными соотношениями более 200, направленные вдоль лазерного пучка, и микрокапилляры диаметром 1–2 мкм в направлении, перпендикулярном этому пучку.