用于激光驅(qū)動的飛片結(jié)構(gòu)及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及激光驅(qū)動飛片技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于激光驅(qū)動的飛片結(jié)構(gòu)及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]激光驅(qū)動飛片技術(shù)是用激光束輻照透明基底表面上的金屬膜(飛片靶)，激光能量將燒蝕一部分膜層產(chǎn)生高壓等離子體，利用產(chǎn)生的等離子體推動剩余膜層(飛片)高速飛行，產(chǎn)生極高的瞬時沖擊壓力。飛片靶是激光驅(qū)動飛片中能量轉(zhuǎn)換關(guān)鍵部件，其包含燒蝕層、阻熱層和飛片層三層結(jié)構(gòu)。其中燒蝕層的作用是吸收激光的能量，產(chǎn)生高壓等離子體。由于鋁金屬的汽化熱較低，容易形成等離子體，而被認(rèn)為是理想的燒蝕層材料。但是金屬鋁表面對光的反射率很高，大部分激光能量被反射而浪費，從而導(dǎo)致需要輸入高能量的激光去驅(qū)動飛片。在基底材料與燒蝕層間加入一層吸光度高的材料(碳黑、Ge、Mg)可以減少激光的反射，增強吸收，但是這些材料的加入影響了鋁等離子的產(chǎn)生，激光能量與飛片動能間的轉(zhuǎn)化率僅30%左右，飛片性能并沒有得到明顯改善。低的能量吸收和轉(zhuǎn)換效率導(dǎo)致驅(qū)動高速飛片需要較高的激光能量，難以大規(guī)模推廣使用激光驅(qū)動飛片技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于激光驅(qū)動的飛片結(jié)構(gòu)及其制備方法。以期待解決傳統(tǒng)多層飛片中鋁燒蝕層對激光的吸收率低問題，提高激光的利用率，有利于實現(xiàn)該技術(shù)的光纖連接和小型化。
[0004]為解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0005]—種用于激光驅(qū)動的飛片結(jié)構(gòu)，包括透明基底;所述透明基底上設(shè)置納米鋁陣列燒蝕層;所述納米鋁陣列燒蝕層上填充氧化鋁阻熱層;所述氧化鋁阻熱層上設(shè)置鋁飛片層。[000?]更進(jìn)一步的技術(shù)方案是納米招陣列燒蝕層厚度為0.2μηι至Ιμπι。
[0007]更進(jìn)一步的技術(shù)方案是納米鋁陣列燒蝕層是圓柱型納米鋁周期陣列結(jié)構(gòu)。
[0008]更進(jìn)一步的技術(shù)方案是相鄰兩個圓柱型納米鋁的中心之間距離為0.6μπι至1.2μπι。
[0009]更進(jìn)一步的技術(shù)方案是圓柱型納米招的直徑為0.5μηι至Ιμπι，長度為0.2μηι至Ιμπι。
[0010]更進(jìn)一步的技術(shù)方案是氧化鋁阻熱層厚度為Ιμπι至2μπι。
[0011 ]更進(jìn)一步的技術(shù)方案是招飛片層厚度為4μηι至ΙΟμπι。
[0012]更進(jìn)一步的技術(shù)方案是提供一種用于激光驅(qū)動的飛片結(jié)構(gòu)制備方法，所述的方法包括以下步驟:
[0013]步驟一、在透明基底的表面物理沉積一層金屬鋁；
[0014]步驟二、將金屬鋁氧化成多孔的氧化鋁，然后在孔中電沉積金屬鋁，孔填充滿后得到圓柱型納米鋁周期陣列結(jié)構(gòu)；
[0015]步驟三、在圓柱型納米鋁周期陣列結(jié)構(gòu)表面磁控濺射一層氧化鋁阻熱層；
[0016]步驟四、在氧化鋁阻熱層表面沉積一層金屬鋁飛片層。
[0017]更進(jìn)一步的技術(shù)方案是步驟一是采用陽極氧化或電子束刻蝕方式在在透明基底的表面物理沉積一層金屬招。
[0018]更進(jìn)一步的技術(shù)方案是步驟四是采用磁控濺射或粘貼方式在氧化鋁阻熱層表面沉積一層金屬招飛片層。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明將燒蝕層制備成AVAl2O3的復(fù)合納米結(jié)構(gòu)，使其與激光產(chǎn)生表面等離子共振吸收效應(yīng)，降低金屬鋁對激光的反射作用，提高激光吸收，解決激光驅(qū)動飛片中金屬鋁燒蝕層對激光的高反射難題，促進(jìn)激光驅(qū)動飛片技術(shù)的進(jìn)步。
【附圖說明】
[°02°]圖1為本發(fā)明一個實施例的結(jié)構(gòu)不意圖。
[0021]圖2為本發(fā)明一個實施例中納米鋁直徑變化對光的吸收性能分析曲線圖。
[0022]附圖標(biāo)記說明:1.透明基底，2.納米鋁陣列燒蝕層，3.氧化鋁阻熱層，4.鋁飛片層。
【具體實施方式】
[0023]本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。
[0024]本說明書(包括任何附加權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個特征只是一系列等效或類似特征中的一個例子而已。
[0025]下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明的【具體實施方式】進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0026]實施例1
[0027]如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，本實施例公開一種用于激光驅(qū)動的飛片結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括透明基底I;所述透明基底上設(shè)置納米鋁陣列燒蝕層2;所述納米鋁陣列燒蝕層上填充氧化鋁阻熱層3;所述氧化鋁阻熱層上設(shè)置鋁飛片層4。具體的，透明基底I材料可以為K9玻璃，透明陶瓷或透明晶體。本實施例中在YAG的透明陶瓷作為透明基底的表面物理沉積一層金屬鋁，厚度為Ιμπι。采用陽極氧化的方法將金屬鋁氧化成多孔的氧化鋁，然后在孔中電沉積金屬鋁，孔填充滿后得到圓柱型納米鋁周期陣列結(jié)構(gòu)。在周期結(jié)構(gòu)的縫隙中填充氧化鋁作為介質(zhì)層。圓柱型納米鋁周期陣列結(jié)構(gòu)作為納米鋁陣列燒蝕層2，圓柱型納米鋁周期陣列結(jié)構(gòu)的周期為893nm，即相鄰兩個圓柱型納米鋁的中心之間距離為0.6-1.2μπι;通過控制時間制備出多個直徑Φ0.5μπι-Φ Ιμπι的圓柱型納米鋁結(jié)構(gòu)。然后圓柱型納米鋁周期陣列結(jié)構(gòu)表面磁控濺射一層氧化鋁作為氧化鋁阻熱層3，氧化鋁阻熱層厚度為Ιμπι。最后在氧化鋁阻熱層表面物理沉積一層5μπι的金屬鋁作為鋁飛片層4。
[0028]如圖2所示，本實施例對納米鋁直徑變化對光的吸收性能分析曲線圖顯示，分析發(fā)現(xiàn)制備的圓柱型納米鋁周期陣列結(jié)構(gòu)作為納米鋁陣列燒蝕層，該圓柱型納米鋁結(jié)構(gòu)的直徑為600-660nm;最后成型的該用于激光驅(qū)動的飛片結(jié)構(gòu)對1064nm的光吸收均大于70%。
[0029]實施例2
[0030]根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，本實施例進(jìn)一步公開用于激光驅(qū)動的飛片結(jié)構(gòu)的制備方法，該方法包括以下步驟:
[0031]步驟1、采用陽極氧化或電子束刻蝕方式在在透明基底的表面物理沉積一層金屬招O
[0032]步驟2、將金屬鋁氧化成多孔的氧化鋁，然后在孔中電沉積金屬鋁，孔填充滿后得到圓柱型納米鋁周期陣列結(jié)構(gòu);使其與激光產(chǎn)生表面等離子共振吸收效應(yīng)，降低金屬鋁對激光的反射作用，提高激光吸收。
[0033]步驟3、在圓柱型納米鋁周期陣列結(jié)構(gòu)表面磁控濺射一層氧化鋁阻熱層。
[0034]步驟4、采用磁控濺射或粘貼方式在氧化鋁阻熱層表面沉積一層金屬鋁飛片層，最終得到用于激光驅(qū)動的飛片結(jié)構(gòu)。
[0035]本實施例解決了傳統(tǒng)多層飛片中鋁燒蝕層對激光的吸收率低問題，提高了激光的利用率，有利于實現(xiàn)該技術(shù)的光纖連接和小型化。
[0036]在本說明書中所談到的“一個實施例”、“另一個實施例”、“實施例”等，指的是結(jié)合該實施例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)或者特點包括在本申請概括性描述的至少一個實施例中。在說明書中多個地方出現(xiàn)同種表述不是一定指的是同一個實施例。進(jìn)一步來說，結(jié)合任一個實施例描述一個具體特征、結(jié)構(gòu)或者特點時，所要主張的是結(jié)合其他實施例來實現(xiàn)這種特征、結(jié)構(gòu)或者特點也落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0037]盡管這里參照發(fā)明的多個解釋性實施例對本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是，應(yīng)該理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以設(shè)計出很多其他的修改和實施方式，這些修改和實施方式將落在本申請公開的原則范圍和精神之內(nèi)。更具體地說，在本申請公開權(quán)利要求的范圍內(nèi)，可以對主題組合布局的組成部件和/或布局進(jìn)行多種變型和改進(jìn)。除了對組成部件和/或布局進(jìn)行的變型和改進(jìn)外，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，其他的用途也將是明顯的。
【主權(quán)項】
1.一種用于激光驅(qū)動的飛片結(jié)構(gòu)，包括透明基底(I);其特征在于:所述透明基底(I)上設(shè)置納米鋁陣列燒蝕層(2);所述納米鋁陣列燒蝕層(2)上填充氧化鋁阻熱層(3);所述氧化鋁阻熱層(3)上設(shè)置鋁飛片層(4)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于激光驅(qū)動的飛片結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的納米鋁陣列燒蝕層(2)厚度為0.2μηι至Ιμπι。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于激光驅(qū)動的飛片結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的納米鋁陣列燒蝕層(2)是圓柱型納米鋁周期陣列結(jié)構(gòu)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于激光驅(qū)動的飛片結(jié)構(gòu)，其特征在于相鄰兩個圓柱型納米招的中心之間距離為0.6μηι至1.2m。5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的用于激光驅(qū)動的飛片結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的圓柱型納米招的直徑為0.5μηι至Ιμπι。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于激光驅(qū)動的飛片結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的氧化鋁阻熱層(3)厚度為Ιμπι至2μηι。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于激光驅(qū)動的飛片結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的鋁飛片層(4)厚度為 4μηι 至 ΙΟμπι。8.—種用于激光驅(qū)動的飛片結(jié)構(gòu)制備方法，其特征在于所述的方法包括以下步驟: 步驟一、在透明基底的表面物理沉積一層金屬鋁； 步驟二、將金屬鋁氧化成多孔的氧化鋁，然后在孔中電沉積金屬鋁，孔填充滿后得到圓柱型納米鋁周期陣列結(jié)構(gòu)； 步驟三、在圓柱型納米鋁周期陣列結(jié)構(gòu)表面磁控濺射一層氧化鋁阻熱層； 步驟四、在氧化鋁阻熱層表面沉積一層金屬鋁飛片層。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于激光驅(qū)動的飛片結(jié)構(gòu)制備方法，其特征在于所述的步驟一是采用陽極氧化或電子束刻蝕方式在在透明基底的表面物理沉積一層金屬鋁。10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于激光驅(qū)動的飛片結(jié)構(gòu)制備方法，其特征在于所述的步驟四是采用磁控濺射或粘貼方式在氧化鋁阻熱層表面沉積一層金屬鋁飛片層。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于激光驅(qū)動的飛片結(jié)構(gòu)及其制備方法，該結(jié)構(gòu)包括透明基底；所述透明基底上設(shè)置納米鋁陣列燒蝕層；所述納米鋁陣列燒蝕層上填充氧化鋁阻熱層；所述氧化鋁阻熱層上設(shè)置鋁飛片層。本發(fā)明將燒蝕層制備成Al/Al2O3的復(fù)合納米結(jié)構(gòu)，使其與激光產(chǎn)生表面等離子共振吸收效應(yīng)，降低金屬鋁對激光的反射作用，提高激光吸收，解決激光驅(qū)動飛片中金屬鋁燒蝕層對激光的高反射難題，促進(jìn)激光驅(qū)動飛片技術(shù)的進(jìn)步。
【IPC分類】C23C14/14, B23K26/362, C23C14/08, C25D11/04, C25D3/44, C23C14/35, B23K26/40, C23C28/00
【公開號】CN105583533
【申請?zhí)枴緾N201610159021
【發(fā)明人】吉祥波, 祝明水
【申請人】中國工程物理研究院化工材料研究所
【公開日】2016年5月18日
【申請日】2016年3月18日