飞秒激光微孔加工发展综述

随着飞秒激光器的成熟,飞秒激光的应用越来越广泛。由于飞秒激光独特的属性,在微孔加工中具有明显的优势。本文介绍了飞秒激光与材料之间的相互作用机理、飞秒激光打孔的理论研究发展、打孔方式的研究以及各种飞秒激光加工参数的探索。总结了目前发展遇到的问题,未来的发展趋势并提出自己的观点。     

飞秒激光的应用

1 引言飞秒激光的独特性质决定它在科学技术和医学等不同领域有广泛应用。超短脉冲实际应用的效率是由脉冲的最小宽度及与其有关的短时相干度、最大峰值功率和强度、长时相干度和超短脉冲序列的高平均功率等决定的。下面列出超短脉冲的主要应用，并指出辐射特性的关键参数。本综述显然不可能论及所有可能应用，因此仅讨论与上述辐射参数有关，并在近期可以实现的那些应用。科学应用1. 以最短脉宽为基础的应用·非线性光学；·纤维光学，光孤子；·用激发探测法研究超快现象；时间分辨光谱；·双光子和三光子显微术；·飞秒化学；·太赫光束…     

飞秒激光非金属微孔加工研究进展

微孔作为一种常见结构,已被广泛应用于航空、生物、化工、新能源等领域。飞秒激光具有的超短脉冲宽度和超强峰值功率使其在高质量、高深径比微孔加工方面独具优势。综述了近年来飞秒激光非金属微孔加工方法及其应用的研究进展,包括飞秒激光时域/空域整形的电子动态调控微孔加工、飞秒激光辐照辅助化学刻蚀微孔加工、真空环境微孔加工、后表面液体辅助微孔加工以及控制环境温度微孔加工等,并分析了飞秒激光非金属微孔加工在机理以及工艺等方面面临的挑战。     

探讨飞秒激光微纳加工技术及其应用

激光微纳加工技术是制造技术中的一种先进高新技术,目前已在工业、机械制造等诸多领域有了广泛的应用。运用这种技术对材料进行加工,可以达到纳米级的加工分辨率,可以大大提高机械加工的精度与效率。本文主要探讨了飞秒激光微纳加工技术的原理与特征,以及该技术在实际中的应用。     

飞秒激光加工机

飞秒激光加工技术是一种以多光子吸收为基础，能够实现无热影响的精密加工的新型激光加工技术。该技术将给21世纪各产业的发展带来巨大影响，在汽车、光通信、半导体、个人计算机、生物医疗领域有着广阔的应用前景。     

飞秒激光加工金属材料的相变研究进展

飞秒激光加工金属的材料相变机理是目前的研究热点问题之一。为了对目前材料相变机制研究进展有一个综合性的认识,调研了近些年来国内外关于飞秒激光与金属相互作用机理的研究工作。通过对比各研究团队的研究角度、方法手段、结论成果,总结出目前与金属相变相关的机械和热机械蚀除机制、液相爆炸模型以及气化蒸发模型等几种理论模型,总结了分子动力学仿真和流体力学仿真等数值模拟方法。发现各理论和模型都只是在某些特定条件下能对材料相变机理进行研究和阐释,还缺少能够实现跨尺度(时间和空间维度)、高效率研究的理论模型,同时也对未来的研究趋势作了一定的展望。     

飞秒激光加工机理及仿真研究进展

目前,微加工和精加工技术的迅速发展对微型化加工技术提出了更高的要求:将加工尺度提高到微米甚至纳米级,并且能够在材料内部实现三维立体微加工.飞秒激光可以突破衍射极限的限制,打破了加工极限,是当前先进制造技术的热点.本文综述了飞秒激光加工的发展历程和机理,并从库仑爆炸模型、微爆炸模型、色心模型以及双光子电离模型等方面对激光加工机理进行了阐述.对于飞秒激光的超快作用过程,仿真是分析加工机理、研究激光与材料作用过程的主要手段.分析了飞秒激光仿真所采用的双温模型、分子动力学模型及复合模型的特点及其适用范围,为飞秒激光加工的理论研究提供依据.最后指出了目前飞秒激光加工技术存在的问题,并对该技术的发展进行了展望.     

飞秒激光加工最新进展

综述了飞秒激光进行材料加工的多种机理和理论;主要介绍了飞秒激光对玻璃、石英、金属、聚合物等各种材料加丁的最新研究进展状况及各方面的应用;飞秒激光加工是门新兴的学科,具有重要的应用前景。     

飞秒激光加工微光学元件的研究

利用低功率飞秒激光振荡器进行材料表面加工的研究并将其应用于微光学元件的加工制作领域;对飞秒激光倍频光以及飞秒激光与光刻胶材料相互作用进行了实验;以光刻胶作为牺牲层进行表面加工获得了各种玻璃光栅及光掩模板;利用光学显微镜和原子力显微镜(AFM)对实验结果进行检测,得到微米量级的特征线宽;所得光栅的光学性能通过He-Ne激光器进行检测,实验结果与理论值一致。该研究为微光学元件的加工制作提供了新的方法。     

飞秒激光烧蚀研究进展

介绍飞秒激光烧蚀材料的机理论模型，阐述飞秒激光烧蚀的特性，揭示飞秒激光烧蚀的广泛应用前景。     

空间整形飞秒激光图案化加工氧化石墨烯

氧化石墨烯(GO)是结构中含有部分含氧官能团的石墨烯衍生物,通过加热、化学反应和激光诱导等方法,该材料可以被还原。激光辐照可以诱导一定区域内的GO发生还原反应,具有灵活、区域选择性良好、无需特殊环境等优点。提出了一种基于空间整形的飞秒激光图案化加工GO的方法,即空间整形激光辐照法,分别采用空间整形激光辐照法和激光逐点扫描法在GO上加工图案,并对加工结果进行表征和对比,分析了辐照时间、激光通量等参数对加工结果的影响。结果表明空间整形激光辐照法可以图案化加工GO并使加工区域的GO被还原,从而提高图案化加工效率,且该方法具有良好的可重复性和图案灵活性,在制备GO基底的微电路、微器件方面具有应用潜力。     

飞秒激光加工快速测高随动方法研究

针对红外焦平面探测器在新型飞秒激光加工方式上的焦点精确控制需求,建立一套合理高效的飞秒激光快速响应测高随动控制系统,在保证飞秒激光稳定测高、精准控制的基础之上,对其中两个关键点进行深入研究。利用测高仪测量与中值滤波法对测量数据进行优化拟合,降低了曲线失真的程度;通过控制器位置触发方式与PI控制算法优化了压电陶瓷(PZT)的随动精度。实验结果表明,此系统能够获得良好的效果：针对不同尺寸晶圆,可以获得当以800 mm/s速度加工时,整体随动方差为0.6μm,最大误差为1.1μm;当以速度1000 mm/s加工时,整体随动方差为0.9μm,最大误差为1.4μm。本方法可以极大地提高飞秒激光高速加工时的焦点控制精度,从而保证红外焦平面探测器划片边缘质量,增加产品良率,降低成本。     

飞秒激光应用于合金材料微细加工的试验研究

利用飞秒激光对H62黄铜、lCr18Ni9Ti奥氏体不锈钢和7075铝合金进行加工,研究了激光参数和试验条件对三种合金材料的微细加工效果的影响.试验研究内容包括脉冲扫描速率与刻蚀宽度和深度的关系、入射脉冲数量与刻蚀宽度以及刻蚀效率的关系.运用扫描电子显微镜和激光共焦扫描显微镜对试验结果进行分析,发现对于三种合金材料而言,入射的脉冲数量达到某值后,刻蚀宽度基本保持恒定;黄铜和不锈钢的通道宽度与深度会随着激光扫描速率的提高而降低;飞秒激光可以对黄铜与不锈钢实现冷加工,单个脉冲的刻蚀率分别为102.4 nm和39.83 nm,是比较理想的微加工手段.     

飞秒激光开辟了新的微细加工领域

电子、光子和生物医学器件向小型化发展的趋势促进了激光微细加工的发展，而飞秒激光器是适于激光微细加工的最理想工具。飞秒激光脉冲具有制作小至几十纳米特征尺寸图形的加工本领，并能对透明材料进行各种微细加工，如钻孔、切割和形成特殊结构等。     

光阑限制飞秒高斯激光光束对微孔加工的影响

基于飞秒微孔加工平台,开展了激光加工光路中光阑尺寸对激光微孔加工孔壁质量影响的实验研究,并采用软件仿真和实验结合的方法研究不同光阑限制高斯光束造成的能量波动情况和对实际加工效果的影响。仿真结果表明在光阑光束比小于1.6的情况下高斯光束截面能量分布开始受到影响,高斯光束截面出现能量波动现象。并对不同光阑光束比情况下微孔加工进行实验,实验结果表明:在光阑光束比小于1.6情况下高斯光束截面能量分布发生调制,但是能量波动起初对实际加工影响较小。随着光阑光束比的下降微孔加工孔壁粗糙度增加,当光阑光束比小于0.9时孔壁出现凹槽,孔壁不再光滑,当光阑光束比小于0.7时会严重影响激光加工效率且孔壁质量进一步恶化。