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飞秒激光在材料表面诱导自组装周期结构(LIPSS)一直是光学领域研究的重点。近几十年来,科研人员主要关注两个方面:一个是自组装周期结构的形成机理;另一个是拓展其应用领域。研究表明飞秒激光辐照材料表面激发的电子密度水平对周期结构的诱导有着重要影响。飞秒激光的超短脉宽比烧蚀过程中涉及到的物理化学过程的时间尺度短或者与其相当。因此,采用飞秒激光双脉冲列辐照技术可为操控瞬态局域电子动力学过程、调控瞬态局域材料特性、控制相应的相变机理提供很多的可能性,也为探索LIPSS的形成机理提供了的新的视角。本文采用不同偏振的飞秒激光双脉冲列,在不同延迟时间下辐照ZnO和6H-SiC表面,得到了不同形貌的纳米形貌。主要通过改变双脉冲序列间的延迟时间,调节材料表面被激发的电子密度水平,从而控制材料表面被诱导的周期结构以及结构特性。本文的主要内容包括:1、通过采用可调节延迟时间的飞秒激光双脉冲序列辐照ZnO表面,得到了低空间频率周期条纹结构(LSFL)和高空间频率周期条纹结构(HSFL);发现随着延迟时间的增加,LSFL逐渐向HSFL转变。使用电子速率方程分别计算不同延迟时间下由800nm和400nm的飞秒激光辐照ZnO表面所激发的电子密度。依据电子密度计算结果,结合Sipe理论,解释了结构转变现象。2、通过可调节延迟时间的交叉偏振飞秒激光双脉冲序列辐照ZnO表面,得到了不同形貌的纳米结构;对ZnO表面进行磁控溅射喷金和退火处理,成功制备出具有表面拉曼散射增强的基底。在给定的激光参数下,该基底的拉曼增强因子最高达到1.2×104。3、通过采用可调节延迟的共线双脉冲序列辐照6H-SiC表面,得到了LSFL和HSFL两种周期结构。同样发现随着延迟时间的增加,LSFL逐渐向HSFL转变,对此现象进行了理论分析。更特别的是,在6H-SiC表面烧蚀区观察到了双折射现象,且双折射现象会随着延迟时间的改变而变化,我们对造成上述现象的因素,进行了系统的分析。