超快激光加工透明脆性材料工藝研究.pdf

1、隨著科技的發(fā)展，諸如玻璃面板、光學(xué)元件等透明脆性材料的加工需求日益增加。超快激光在此領(lǐng)域有著不可比擬的優(yōu)勢，但是基于現(xiàn)有的研究，加工效率難以進(jìn)一步提升、加工容易產(chǎn)生較大錐度、仍然存在熱燒蝕等問題也嚴(yán)重制約著技術(shù)的發(fā)展。
　　本文通過對飛秒和皮秒激光與透明脆性材料的作用，研究了刻蝕過程中的基本原理。并且重點(diǎn)分析了皮秒激光刻蝕過程中的相關(guān)參數(shù)對加工質(zhì)量的影響。研究表明刻蝕的效率主要與單脈沖能量、光斑耦合率和加工次數(shù)有關(guān)，重復(fù)頻率對排渣

2、的范圍有比較大的影響。在相同能量作用下，30％的耦合率、50次的加工次數(shù)和400-500kHz左右的重復(fù)頻率可以得到比較好的加工效果。
　　本文在分析相關(guān)原理的基礎(chǔ)上提出了感光涂層涂覆法、螺旋環(huán)切法以及水面浸潤法三種新的加工方案。結(jié)果表明，感光涂層涂覆法通過增加初始階段激光的吸收率，可以在加工較薄的材料（≤200μm）的時(shí)候提升約30%的加工效率。
　　螺旋環(huán)切法在加工較厚的材料（>200μm）的過程中有比較明顯的作用。通過

3、改變能量的分布有效的減小了能量的浪費(fèi)從而可以提升加工的整體效率可達(dá)43%左右，并且可以提升刻蝕凹槽與上表面夾角約4.5°。
　　水面浸潤法保證了激光的入射能量密度不會(huì)受到太大的衰減，利用水流的冷卻作用和渦流對刻蝕殘?jiān)那逑醋饔茫@著減小了材料表面的熱燒蝕，并且在一定程度上減小了凹槽的錐度。通過與螺旋環(huán)切法進(jìn)行配合使用，可以使材料的刻蝕內(nèi)壁與材料表面近似呈90°。
　　通過以上方案的使用，可以在一定程度上明顯提升加工的效率，并