短脉冲紫外激光对陶瓷的刻蚀作用

采用ＫｒＦ准分子激光对ＳｒＴｉＯ３和Ａｌ２Ｏ３陶瓷进行刻蚀。给出了刻蚀速率与激光能量密度的关系，并对实验结果进行了分析。     

水辅助激光刻蚀氧化铝陶瓷的研究

为了得到较理想的激光刻蚀结果,采用355nm固体紫外激光,分别在空气与水中进行了氧化铝陶瓷片激光刻蚀实验。对激光主要参量如脉冲能量密度、激光扫描速率、激光重复频率等对水下刻蚀深度和质量的影响进行了对比研究;对激光刻蚀的机理以及水辅助刻蚀的物理过程进行了分析,分别得到了紫外激光在空气中与水下的刻蚀形貌与不同激光参量下的刻蚀深度数据。结果表明,水辅助激光刻蚀可以提高刻蚀效率,改善刻蚀质量;水下激光刻蚀深度与激光的脉冲能量密度、加工速率、重复频率和水的深度等参量有密切的关系;水辅助激光刻蚀过程中水的冷却作用以及产生的空泡有效防止去蚀材料的二次黏附,避免变质层的形成,既提高了刻蚀质量,同时也增加了刻蚀深度。     

紫外激光刻蚀聚酰亚胺

本文报导了紫外激光(308nm,266nm)刻蚀聚酰亚胺的阈值、刻蚀速率、分辩率等实验结果,并对结果进行了分析讨论。     

准分子激光电化学复合工艺中热-力效应研究

为了探寻准分子激光电化学刻蚀硅工艺中的热-力效应特性,采用功率密度大的248nm准分子激光聚焦照射浸在KOH溶液中的n-Si表面,实现了一种激光电化学复合刻蚀工艺.通过数值仿真与实验比较的方法,对该工艺的刻蚀速率进行了分析.研究结果表明,该复合工艺存在激光直接刻蚀、电化学刻蚀和激光与电化学耦合刻蚀等三种刻蚀作用;在耦合作用中,溶液中激光加工的热效应较小,光热效应导致的刻蚀小;而溶液中激光加工的力学效应对材料的刻蚀作用很大.通过对准分子激光与溶液中靶材相互作用过程的热-力效应分析,更深入地探讨了准分子激光电化学工艺的刻蚀机理.     

双激光刻蚀与清洗挠性覆铜板工艺及质量研究

针对当前纳秒激光刻蚀覆铜板盲孔普遍存在的孔底残胶（堵孔）、过蚀、侧壁损伤和后续处理工序繁琐等问题，提出了双激光同步刻蚀与清洗的技术，采用纳秒激光和纳秒匹配皮秒激光对覆铜板进行了一阶盲孔对比刻蚀试验。由试验结果得知，采用纳秒匹配皮秒激光在厚度为49.00μm的覆铜板上刻蚀出了直径为122.24μm、深度为(37.02±0.04)μm（加工要求37.00μm）、孔底粗糙度为0.16μm、表面粗糙度为0.25μm且侧壁无缩胶的盲孔。研究结果表明，双激光刻蚀与清洗覆铜板的工艺大幅度提高了加工精度和质量，获得了高品质盲孔，其中纳秒匹配皮秒激光在刻蚀深度（精准性）、洁净度、锥度和粗糙度方面均优于纳秒激光。     

XeCl准分子激光精细刻蚀金刚石和玻璃的实验研究

研究了XeCl激光精细刻蚀玻璃、金刚石等材料的能流阈值和单脉冲能流密度、激光脉冲重复频率等激光参数对单脉冲刻蚀深度的影响，并与理论计算结果进行了比较，为XeCl激光在该加工领域的实际应用提供了实验数据和理论依据。     

GH3230高温合金绿光飞秒激光的刻蚀特性

飞秒激光以其超窄脉宽和超高光强等特性被广泛应用于各种金属材料的加工。本课题组采用波长为515 nm的绿光飞秒激光器对GH3230镍基高温合金进行刻蚀试验，研究了GH3230高温合金的绿光飞秒激光刻蚀阈值、刻蚀率和极限刻蚀深度。结果表明：相比于红外飞秒激光，绿光飞秒激光的刻蚀阈值明显降低，刻蚀率显著提高；与红外飞秒激光刻蚀类似，随着刻蚀次数增加，刻蚀深度增大，但当刻蚀次数增加到一定值后，刻蚀深度出现饱和现象；激光能量密度越高，极限刻蚀深度越大；改变扫描策略进行双道刻蚀时，通过增加刻缝宽度可以增大刻蚀深度；激光诱导等离子体是影响刻蚀深度的主要因素。     

钡化合物辅助激光刻蚀石英玻璃的实验研究

为了提高石英玻璃对普通脉冲红外激光的吸收效率,用钡化合物粉体覆盖层辅助1064nm红外激光刻蚀石英玻璃,采用能谱仪和X射线衍射分别对BaCrO₄,BaCl₂和Ba（OH）₂粉体覆盖层辅助激光刻蚀石英玻璃得到的刻槽底面刻蚀产物进行了测试和分析,对3种刻蚀方法的刻蚀机理进行了理论分析和实验验证。结果表明,BaCrO₄和Ba（OH）₂粉体的刻蚀机理都存在化学反应去蚀石英玻璃的作用,二者去蚀率都较高;BaCl₂粉体的刻蚀过程中无化学反应起到去蚀作用,去蚀率低下。这一结果对激光加工石英玻璃的工业应用提供技术基础。     

水辅助准分子激光微加工硅的实验研究

为了研究脉冲激光在不同介质中的刻蚀特性,采用20ns短脉冲、248nm准分子激光(能量为150mJ~250mJ)分别在水和空气两种介质中对半导体单晶Si片进行微刻蚀实验研究。在实验的基础上,研究了两种介质中准分子激光刻蚀Si的刻蚀孔的基本形貌和刻蚀速率,并对结果进行了对比分析。研究结果表明,水辅助激光微加工时,熔屑易从加工区排出,有助于提高加工的表面质量;同时,水的约束提高了冲击作用,使得刻蚀速率加快。     

1064nm和355nm激光扫描刻蚀覆铜板工艺及质量研究

为了研究不同纳秒激光工艺参量（波长、能量密度、扫描速率）以及铜层厚度对激光刻蚀覆铜板质量（包括刻蚀深度及加工面粗糙度）的影响,采用50W的1064nm红外光纤激光器和10W的355nm紫外固体激光器对覆铜板进行了对比刻蚀实验。通过分析红外、紫外激光刻蚀覆铜板材料的作用机理并对比实验结果得知,采用1064nm红外光纤激光作为激光光源时,设置合适的刻蚀参量,能在完全去除铜箔层的条件下,最大限度地保证环氧树脂基底的完整性;而采用355nm的紫外激光作为激光光源时,因环氧树脂材料对紫外波段激光的高吸收率,以及紫外激光对有机材料的光化学作用,基底材料的损伤难以避免,此外,红外光纤激光具有较高的刻蚀效率。结果表明,综合光纤激光器高稳定性和高集成度的特点,若激光直接刻蚀技术被用于大规模覆铜板的工业加工中,红外光纤激光将更具优势性。     

刻蚀设备在太阳能晶硅电池刻蚀工艺中的应用

介绍了激光划线设备在太阳能电池中的应用。与传统等离子体刻蚀设备对比,从设备结构,工艺原理,试验测试等方面做了深入的分析,并从理论角度分析得出激光刻蚀具备效率损失小,能够提高电池片的转换效率的优点,同时用实验验证了激光划片设备具有优异的刻蚀效果,对提升电池片效率的贡献。     

模具激光蚀刻工艺与设备研究

在模具纹路加工中,传统的化学蚀刻方法存在污染大、加工周期长的缺点。基于最新的三轴动态振镜扫描技术,对模具激光蚀刻工艺进行了探讨;对模具激光蚀刻机的光学系统、机械系统、电气系统及软件系统进行了研究,研发出具有实用价值的模具激光蚀刻机。该样机的研发,满足了模具加工企业的环保节能需求,同时为激光加工技术在模具行业的广泛应用奠定基础。     

An optimum approach for fabrication of tapered hemispherical-end fiber for laser module packaging

Comprehensive measurements of the dependence of coupling efficiency and radius of curvature on taper angle in a tapered hemispherical-end fiber (THEF) for coupling between laser diodes and single-mode fibers are presented. The THEF was fabricated by etching the fiber end in a hydrofloride (HF) solution with a thin layer of oil floating on top of the HF, and then heating in a fusion splicer to form a hemispherical end. The results show that THEFs with larger taper angles fabricated by greater oil density exhibit a smaller radius of curvature, and hence a better coupling efficiency. The results of this investigation have led to an optimum approach for high-yield and high-volume fabrication of THEFs that is suitable for use in commercial laser diode modules for efficient coupling between laser diodes and single-mode fibers. The calculation of the effect of oil density in HF etching solution on taper angle based on a semiempirical model is in good agreement with the measured results.     

准分子激光直写二维图形加工

为了探索准分子激光脉冲直写加工的参数和工艺,建立准分子激光微加工系统和材料加工工艺,对二维加工过程中激光刻蚀效果与扫描速度和激光参数之间的关系进行了理论推导,分析表明最大扫描速度受激光光斑尺寸和重复频率的约束.以玻璃为实验靶材,在2.7×1mm2 范围内进行了二维图形刻蚀实验研究.结果显示,刻蚀对材料周围的热影响很小,刻蚀图形清洁而且清晰,通过控制扫描速度可以获得均匀的二维图形.     

外加电压对激光电化学刻蚀硅的影响研究

激光电化学刻蚀是将激光加工技术和电化学加工技术有机结合起来而形成的一种复合型刻蚀工艺。为了研究外加电压对激光电化学刻蚀硅的影响,本文采用248nm KrF准分子激光作为光源聚焦照射浸在KOH溶液中的阳极半导体n—Si上,实现激光诱导电化学刻蚀。在实验的基础上,详细分析外加电压对刻蚀工艺的影响,并对其产生的原因进行了分析。试验结果表明其影响主要有两个方面：（1）正的外加电压保证了SiO2钝化膜生成,从而实现了选择性刻蚀;（2）外加电压的增大,刻蚀速率会相应减小。因而外加电压也是调节刻蚀速率的一个重要的手段。     

Excimer laser projection etching of copper foils in chlorine gas

Low-fluence XeCl laser etching of copper foils in a chlorine environment has been studied. The etch rate is fluence-dependent in the range 0.05–1.0 J cm^?2 and is governed by the growth characteristics of the chloride layer formed in the interpulse period. Projection etching with good pattern reproduction and resolution for high-aspect-ratio features is demonstrated.     

激光制导测量机器人系统运动学分析

介绍了“光束运动-光靶跟踪”激光跟踪测量方法,研究了激光制导测量机器人技术,开发并研制了一种能够在被测对象水平面和斜面运动的小型轮臂复合式激光制导测量机器人系统。建立了机器人的爬行臂式运动学模型并对其运动特性进行了分析。最后,利用激光跟踪仪和三坐标测量机对激光制导测量机器人样机进行了性能测试,实验结果表明：该机器人能够自动高效地跟踪激光束并完成测量,验证了运动学分析的正确性,同时也解决了激光制导测量机器人技术中光靶的掉光问题。     

Ar离子激光增强硅各向异性腐蚀速率的研究

研究了Ａｒ离子激光器与硅各向异性腐蚀技术相结合制造硅杯的方法。结果表明，激光照射能增强浸于ＫＯＨ溶液中硅的化学腐蚀速率，在入射光强为４．６Ｗ，ＫＯＨ溶液浓度为０．２２ｍｏｌ，温度为９０℃的条件下，得到＜１００＞硅的腐蚀速率为２１μｍ／ｍｉｎ，是无激光照射时硅各向异性腐蚀速率的多倍。进而讨论了硅在ＫＯＨ溶液中腐蚀速率对激光光强的依赖关系以及实验温度对腐蚀速率的影响问题。     

准分子激光电化学刻蚀硅的刻蚀质量研究

为了解决现有硅刻蚀工艺中存在的刻蚀质量等问题,采用激光加工技术和电化学加工技术相结合的工艺对硅进行了刻蚀,研究了该复合工艺的工艺特性。实验中采用248nm-KrF准分子激光作光源聚焦照射浸在KOH溶液中的阳极n-Si上,实现激光诱导电化学刻蚀。在实验的基础上,研究了激光电化学刻蚀Si的刻蚀孔的基本形貌,并对横向刻蚀和背面冲击等质量问题进行了分析。结果表明,该工艺刻蚀的孔表面质量好、垂直度高;解决了碱液中Si各向异性刻蚀的自停止问题,具有加工大深宽比微结构的能力;也具有不需光刻显影就能进行图形加工的优越性。