Лазерный мир

М. К. Москвин, Е. В. Прокофьев, Н. А. Афанасьев, А. Р. Веласкес, Д. А. Синев, Г. В. Одинцова
Университет ИТМО, Санкт-Петербург, Россия // тезисы доклада XIX Международная конференция по голографии и прикладным оптическим технологиям HOLOEXPO 2022

В работе представлен метод записи радужных голограмм на поверхности нержавеющей стали 08Х18Н10, основанный на формировании лазерно-индуцированных поверхностных периодических структур (ЛИППС).

Под действием прямого излучения волоконного наносекундного лазера с длиной волны 1,06 мкм и частотой следования импульсов от 20 до 100 кГц были сформированы ЛИППС, представляющие собой модулированный рельеф с микронным периодом и высотой модуляции порядка 100 нм.

Подбор параметров лазерного воздействия позволяет формировать как нерегулярные структуры, так и высоко упорядоченные решетки внутри лазерных отпечатков. Нерегулярные структуры могут выступать как случайные структурные элементы, а упорядоченные структуры формируют визуально наблюдаемые, плавно изменяющиеся цвета или цветовые оттенки, и элементы переключения цвета по изображению в зависимости от ракурсов наблюдения.

В настоящей работе мы рассматриваем оптические свойства поверхностного слоя функционального материала (поверхности нержавеющей стали) со сформированным покрытием на основе ЛИППС и их применение для записи радужных голограмм.

Эксперименты проводились на пластинах нержавеющей стали 08Х18Н10, толщина пластинки составляла 0,5 мм, средняя шероховатость поверхности Ra = 0,02 мкм, Rz = 0,18 мкм.

Лазерное воздействие проводилось на воздухе при нормальных условиях при помощи волоконного наносекундного импульсного лазера с длиной волны ɉ = 1064 нм, длительностью импульса от 4 до 100 нс, частотой следования импульсов от 20 до 100 кГц в технологической лазерной установке МиниМаркер 2-20А4 (ООО «Лазерный Центр», Россия).

Для записи итоговой радужной голограммы на поверхности стали было использовано растровое изображение, результат записи показан рис. 1. Оптимальные параметры записи составили, ɒ = 50 нс, скорость повторения импульса ɓ = 35 кГц, скорость сканирования V = 35 мм/с, шаг сканирования d = 5 мкм и плотность энергии в лазерном импульсе E = 3,5 Дж/см2 , плотность мощности составила q = 6*108 Вт/см2. Вводное изображение поделено на слои сканирования. Каждый цвет обеспечивает уникальную пространственную ориентацию ЛИППС в отдельном сегменте изображения.

Градиент цвета соответствует плавному изменению ориентацию ЛИППС, что было достигнуто непрерывным поворотом линейной поляризации, с круговой скоростью вращения 2 град/c, во время лазерного сканирования.

Полное содержание на https://holoexpo.ru/upload/19/A918460EF1EA76C1/paper.pdf