Nd:YAG激光器切割硅薄膜太阳能电池的工艺参数研究

结合国内外激光薄膜加工研究结果,从激光与物质相互作用的角度出发,建立激光切割硅薄膜太阳能电池的柱面坐标理论模型。利用Monte Carlo法求得多层薄膜结构的光场分布,进一步用有限元法(fin ite elem entm ethod,FEM)求得柱面坐标下热平衡方程的数值解。得出了能量密度、脉冲形状、重复频率、光斑形状与切割速度以及切割质量之间的关系。     

Nd∶YAG激光器切割硅薄膜太阳能电池的工艺参数研究

结合国内外激光薄膜加工研究结果,从激光与物质相互作用的角度出发,建立激光切割硅薄膜太阳能电池的柱面坐标理论模型。利用Monte Carlo法求得多层薄膜结构的光场分布,进一步用有限元法(fin ite elem entm ethod,FEM)求得柱面坐标下热平衡方程的数值解。得出了能量密度、脉冲形状、重复频率、光斑形状与切割速度以及切割质量之间的关系。     

激光精密切割不锈钢薄板的工艺研究

采用Nd∶YAG脉冲激光器对不锈钢进行了精密切割。系统研究了工艺参数对切缝宽度和切缝质量的影响规律。结果表明,缝宽随激光功率密度、频率以及脉宽的增加而加大;提高激光输出重复频率,不仅有利于提高加工质量,而且可以增大切割速度,提高加工效率。在此基础上,导出了光斑重叠度和极限切割速度的计算公式,利用此公式估算的脉冲激光切割的极限速度与实验结果符合很好     

0.125mm厚不锈钢薄板光纤激光精密切割实验研究

利用光纤激光器对0.125mm厚的不锈钢薄板进行了精密切割实验.实验结果表明:激光切割质量主要与焦点位置、激光输出功率、激光切割速度、重复频率、脉冲宽度、辅助气体种类等因素有关;切缝宽度随激光功率、重复频率及脉冲宽度的增加而增加;缝面粗糙度随激光输出功率、重复频率及脉冲宽度的增加而减少;相比氧气,氮气作为辅助气体时,可获得更窄的切缝以及更光滑的缝面;在实验基础上,获得了缝宽窄、光滑、热影响区小的切缝.     

光泽金属的激光精密刻蚀实验研究

采用266 nm 或355 nm 的紫外激光器可以对微小的金属薄膜器件直接进行激光精密加工。但是,目前紫外激光器的输出功率普遍较低,以至于还不能对大幅面、深尺度的光泽金属进行激光加工。为了克服光泽金属对大功率固体激光器输出的1064 nm 激光的高反射率和散热快问题,采用了优化谐振腔和扫描聚焦系统的光学方法,实现了激光单模运转,功率密度达到了1.592109W/cm2,由此也使得加工工件通过原子吸收激光能量的方式改变为通过金属中的自由电子的等离子体激射来吸收激光能量。在平均功率为50W、重复频率为500 Hz、焦斑直径小于20 m、脉冲宽度为80 ns、切割速度为10 mm/s 的加工条件下,对厚度为10 mm 的大尺寸紫铜板直接进行了激光精密刻蚀实验,切割的槽宽和槽深均为10010 m;槽间距为30015 m,均达到了初始设计的指标要求。     

石英晶体激光切割的几点规律

本文基于石英晶体激光切割的参数模型,分析了对激光器功率、切割速度、材料厚度以及切缝宽度的相互关系,研究了石英晶体激光切割过程的基本规律,这为提高激光切割效率、保证激光切割石英晶体的加工精度奠定理论基础,同时也为激光切割石英晶体参数的选择提供了依据。     

基于ABB机器人光纤激光加工系统的研究

介绍了影响能量传输的主要因素、光纤激光器的工作原理以及相比其它几种常见激光器的优势和劣势,并从系统研发的角度简要介绍了系统的组成、控制系统的设计以及两种机器人的编程方式.还从激光器同有特性方面分析了光斑模式、波长对切割质量的影响.采用光纤激光对1.5mm厚不锈钢板进行切割实验,找出影响割缝的主要因素和大致参数.分析表明,该系统将对平面曲线、空间三维曲线的激光切割的发展有重大意义.     

激光精密切割不锈钢模板割缝质量控制

采用Nd∶YAG激光对 0 2mm厚的不锈钢模板精密切割 ,系统研究了激光切割工艺参数对缝壁表面粗糙度、缝壁表面残留物的影响规律 ,结果表明 :提高重复频率、功率密度、脉冲宽度以及降低扫描速度 ,均可改善切缝质量。导出了描述脉冲激光切割切缝表面粗糙度的公式 ,利用该公式可以较好地解释本文的实验结果。最后 ,提出了控制激光精密切割切缝缝壁质量的方法。     

聚晶金刚石复合片激光切割工艺研究

聚晶金刚石(PCD)复合片因其硬度高、耐磨性好等性能在刀具行业应用广泛,为了探究PCD复合片的激光切割工艺特性,获取最优的切割质量和加工效率,减少磨削余量,采用Nd∶YAG激光器对1.6 mm厚PCD复合片进行切割工艺试验。利用数字显微镜和光学轮廓仪对材料切割表面及断面进行观测分析,系统研究了激光功率、切割速度、脉冲频率及离焦量等工艺参数对切割质量的影响。通过正交试验的直观分析与方差分析对工艺参数进行分析与优化设计,同时探究不同参数下激光能量对材料的作用机理。结果表明:材料表面能量密度的大小决定着激光切割质量,选用激光功率80 W,切割速度80 mm/min,脉冲频率60 Hz,零离焦量的切割参数,获得了切缝宽度为173.10 μm,切缝单边锥度为5.90°,表面粗糙度Ra=0.65 μm 的优良PCD复合片激光切割质量。     

长脉宽激光切割聚晶立方氮化硼工艺研究

为了获得聚晶立方氮化硼（PCBN）最优的激光切割质量和切割效率,依据烧蚀直径和入射激光脉冲能量的函数关系,得出PCBN烧蚀阈值为1.796J/cm2。采用Nd:YAG激光器对型号为BN250的PCBN进行切割试验,分析了切割速率、激光功率以及脉冲频率对切割质量的影响规律。通过切缝的显微观测对比,总结出不同激光工艺参量下PCBN缝宽的变化趋势。结果表明,对于脉宽为100μs的激光,当激光功率为28W、脉冲频率为60Hz、切割速率为20mm/min时,能够获得PCBN激光切割的最优切缝和较高的切割效率。该工艺方法和数据的建立,对今后PCBN或其它超硬材料的激光加工有着重要参考价值。     

激光脉冲重复频率对InSb划片的影响

激光划片是半导体工业中一种有效的划片方法。目前在半导体材料划片中多采用调 Ｑ Ｎｄ： Ｙ Ａ Ｇ 激光器。脉冲重复频率是这种激光器的一个重要参数,它影响着激光器的平均输出功率、脉冲峰值功率以及脉冲宽度等特性。因此,脉冲重复频率对激光划片效果有重要影响。研究了利用调 Ｑ Ｎｄ： Ｙ Ａ Ｇ 激光对 Ｉｎ Ｓｂ 的激光划片,得出了刻槽深度和宽度与脉冲重复频率之间的关系。还从理论上探讨了划片时激光束和材料的相互作用过程,分析了各种刻槽形成的原因。     

全负色散的单根全固型掺镱光子带隙光纤飞秒孤子激光器

设计了一种采用半导体可饱和吸收镜(SESAM)实现被动锁模的激光器,该激光器中只有单根的全固型掺镱光子带隙光纤(AS-Yb-PBGF).在1μm波段,该光纤具有负的群速度色散(GVD),因此腔内激光增益和负的GVD同时由该光纤提供.激光腔内非线性效应与仅由AS-Yb-PBGF提供的负GVD平衡作用可使激光器实现孤子运转.用分步傅里叶方法数值模拟了其孤子运转的动力学过程,该系统中初始的噪声信号经过数百次循环就可以得到稳定的孤子运转.输出脉冲能量为135 pJ,脉冲宽度为125 fs,时间带宽乘积为0.33,接近傅里叶变换极限的脉冲,脉冲重复频率可达500 MHz.系统地研究了整个激光器中孤子脉冲演变的动力学过程.     

LPX305iF型准分子激光光束质量诊断

以准分子激光应用于微细加工为目的,采用了一套光束诊断技术对德国Lambda Physik LPX 305iF型KrF准分子激光器进行了全面鉴定。     

Micro-LED蓝宝石衬底AlN上GaN激光剥离研究

为了比较分析纳秒激光和皮秒激光剥离微型发光二极管(micro-LED)时AlN上GaN的热传导效果, 采用了改进的实时紫外光吸收和热传导的激光剥离理论模型进行计算分析的方法, 取得了在不同的激光波长、激光脉冲宽度、激光能量密度下的紫外波段光辐照时和停止辐照后GaN材料热场分布等数据, 并获得了适合micro-LED器件剥离的所用纳秒激光和皮秒激光的阈值条件。结果表明, 激光脉宽、激光波长、激光能量密度是实现激光剥离工艺的关键因素; 较适合的激光波长为209 nm~365 nm的紫外波段; 皮秒激光的剥离效果优于纳米激光, 且激光的脉冲宽度越短, 激光的波长越短, 剥离所需激光脉冲阈值能量也越低, 则对LED芯片区域的热影响也越小。该研究可为开发新型激光剥离设备和相关工艺应用提供重要参考。     

激光划切硅工艺的探讨

划切主要分为砂轮和激光划切两种,而激光划切因其相干性好、方向性强、单色性好、划切效率高的特点,被广泛应用于半导体器件的划切工艺过程中。激光划切主要有红外划切及紫外划切两种工艺,又因为紫外光波长较短,频率较高的特点,使得划切时连续性更好,划切宽度更窄。通过大量的紫光划切工艺实验,建立了紫光划切工艺的最优频率、功率、划切速度等基本工艺,并把此工艺应用于实际生产过程中,取得了较为理想的效果。     

短脉冲XeCl激光动力学模型及辉光抽运设计

以薄膜沉积、外延生长及后续的光刻、激光与物质的相互作用、等离子体研究为目的,研究了XeCl动力学模型及辉光实现。采用辉光脉冲放电方法,实现了激光输出,根据动力学方程、XeCl激光四能级模型,计算了XeCl反应速率及密度。结果表明,辉光放电稳定,激光脉宽短,功率高,辉光放电体积大,激光脉宽18ns,单脉冲能量450mJ,矩形光斑2cm×1cm,束散角3mrad。动力学分析和系统模型成立,激光对靶材溅射获得了等离子羽辉。     

8-HQCdCl2H2O as an organic Q-switcher in erbium laser cavity

This paper demonstrated a Q-switched erbium-doped fiber laser (EDFL) using an organic saturable absorber (SA) based on 8-HQCdCl2H2O material. The organic thin film was prepared using the casting process. The proposed Q-switched EDFL has a maximum repetition rate of 143 kHz, minimum pulse duration of 1.85 µs and the highest pulse energy of 167 nJ. The Q-switched peak laser was at a central wavelength of 1 531 nm with a 3 dB bandwidth of 3.52 nm and power intensity of 2.64 dBm.     

Nanometer wavelength conversion of picosecond-optical pulses usingcavity-enhanced highly nondegenerate four-wave mixing in semiconductorlasers

We demonstrate 5.0-nm wavelength conversion of a mode-locked optical pulse train by cavity-enhanced highly nondegenerate four-wave mixing in a 1.53-μm injection-locked bulk InGaAsP V-groove laser. Input pulses having 17 ps duration are broadened to 61 ps due to the filtering imposed by the mixing laser. A simple two-mode rate equation model of an injection-locked semiconductor laser is used to explain the dependence of the output pulse broadening on bias current and injected pump power. The temporal response is improved by decreasing the laser bias current or increasing the injected pump power