Ο στόχος αυτής της εργασίας είναι η πειραματική μελέτη για την κατεργασία μεταλλικών και διηλεκτρικών επιφανειών με ακτινικά και αζιμουθιακά πολωμένους υπέρστενους παλμούς λέιζερ, με σκοπό την επίτευξη της ελεγχόμενης επιφανειακές μεταβολής. Πιο συγκεκραμένα Γκαουσιανές και Κυλινδρικές δέσμες με τις αντίστοιχες πολώσεις, γραμμική, ακτινική και αζιμούθιου, χρησιμοποιήθηκαν για την παρασκευή περιοδικών δομών στις επιφάνειες δειγμάτων νικελίου και πυριτίας (ύαλου). Τα χαρακτηριστικά των παραγμένων επιφανειακών δομών αξιολογήθηκαν ανάλογα με την υπερκείμενη πόλωση, πυκνότητα ενέργειας και των αριθμό των παλιών του δέχτηκαν τα δείγματα. Η χρήση διαφορετικού τύπου πόλωσης σε συνδυασμό με δυναμικές και στατικές στρατηγικές κατεργασίας, δίνει την δυνατότητα για την δημιουργία καινούργιων, ποιο σύνθετων επιφανειακών δόμων που μπορούν μελλοντικά να εφαρμοστούν για την κατασκευή λειτουργικών επιφανειών, εμπλουτισμένων με επιπρόσθετες οπτικές και διαβροχικές ιδιότητες. Τα πειραματικά αποτελέσματα στις επιφάνειες Νικελίου έδειξαν ότι η κατεργασιών επιφανειών με κυλινδρικές δέσμες μπορεί να αποτελέσει μια νέα προσέγγιση για
τη δημιουργία με γραμμή σάρωσης λέιζερ, ποικίλο-προσανατολισμένων επιφανειακών δομών. Από την άλλη οι κυλινδρικές δέσμες είναι ένα νέο εργαλείο για την παρασκευή με απλή μέθοδο ενώ βήματος, α) ιεραρχικών δομών ελεγχόμενης περιοδικότητας σε μίκρο και νάνο κλίμακα, εμπλουτισμένων με υπερ-υδρόφοβες ιδιότητες. β) Καινούργιων και ποιο συνθέτων ποικίλο-προσανατολισμένων επιφανειακών δομών εμπνευσμένων από το δέρμα του καρχαρία. Τα αποτελέσματα στην κατεργασία επιφανειών τετυγμένης υάλου έδειξαν δομές που ξεπερνούν το σε χωρική συχνότητα το μήκος κύματος του λέιζερ και εξαρτώνται από την πυκνότητα ενέργεια παρασκευής τους αλλά και την ενέργεια φωτονίων της υπερκείμενης δέσμης.
(EL)
The aim of this thesis is the experimental investigation of structuring of metallic and dielectric surfaces with radially and azimuthally polarized femtosecond laser pulses, in order to achieve controllable surface modification. In particular, Gaussian and Cylindrical vector beams, (CV) beams with the corresponding linear, radial and azimuthal polarization states were utilized for the fabrication of Laser Induced Surface Structures (LIPSS) on Nickel (Ni) and Fused Silica (SiO2) surfaces. Accordingly, LIPSS characteristics were evaluated as a function of the beam electric field state, fluence and number of pulses. The exploitation of variable polarization states in both dynamic and static surface processing schemes gave rise to the realization of new and more complex surface structures that could be used to fabricate functional surfaces with remarkable optical and wetting properties. Experimental results on Nickel surfaces showed that line-scanning with CV beams can be a novel strategy for the creation of multi-directional surface structures. Besides this, it is shown that surface processing with CV beams can be an important tool for fabricating at single-step-process a) hierarchical surface structures, with controllable micro and nano periodicity and enhanced superhydrophobic properties, b) complex multi-directional biomimetic structures inspired by the Shark’s skin. Finally, results on fused silica surfaces additionally showed supra-wavelength, low spatial frequency LIPSS with characteristics dependent on fluence and photon energy values.
(EN)
