微小激光微細加工區(qū)域溫度分布均勻化方法研究.pdf

1、單片光電集成器件的制作涉及到光電子與微電子兩大技術(shù)領(lǐng)域，利用光電集成技術(shù)制作出的光電器件具有功能強、可靠性好、體積小、成本低等優(yōu)點，因此受到了廣泛的關(guān)注。由于激光微細加工技術(shù)具有“低溫處理”、“直接寫入”等獨特優(yōu)勢，可以實現(xiàn)光器件和微電子器件在同一襯底上的“分步制作，獨立優(yōu)化”，必將具有廣泛的應(yīng)用前景。該技術(shù)的關(guān)鍵之一在于如何解決激光微細加工區(qū)域溫度分布的控制問題，進一步提高光電集成器件的性能。國內(nèi)在激光微細加工區(qū)域溫度均勻化研究方面少

2、見報道，國外也對此領(lǐng)域研究不多，所以很有必要研究激光微細加工微小區(qū)域的溫度分布均勻化。
　　本文的工作就是圍繞著微小激光微細加工區(qū)域溫度分布均勻化方法研究展開的，提出了實現(xiàn)微小激光微細加工區(qū)域溫度分布均勻化的三種方法。這三種方法各具優(yōu)點，可以根據(jù)實際情況確定選用何種方法。主要的研究內(nèi)容和創(chuàng)新之處如下：
　?。?）利用掩模板對激光焦斑光強分布進行空間調(diào)制此方法的關(guān)鍵之處在于尋找能夠?qū)崿F(xiàn)溫度均勻化的光強分布，文中給出了相應(yīng)的設(shè)計

3、方法。計算結(jié)果表明，采用四環(huán)帶結(jié)構(gòu)的掩膜板對入射光進行調(diào)制，在0.2倍光斑半徑區(qū)域內(nèi)平均溫升達到500 K時，最大溫差只有3.5 K（0.4倍半徑處僅有4.5 K左右），可以在激光微細加工區(qū)域得到比較滿意的溫度分布。
　?。?）利用二元光學(xué)元件（BOE）實現(xiàn)溫度分布均勻化其主要任務(wù)是設(shè)計二元光學(xué)元件的相位結(jié)構(gòu)。主要完成的工作包括尋找實現(xiàn)溫度均勻化的理想光強以及實現(xiàn)理想光強分布的二元光學(xué)元件的相位結(jié)構(gòu)。文中采用遺傳算法完成了這兩步工

4、作。采用這種方法均勻化以后，在激光微細加工區(qū)域平均溫升達到500 K時，最大溫差也只有3.5 K（注：在0.5倍半徑以內(nèi)）。
　?。?）采用液晶空間光調(diào)制器方案實現(xiàn)溫度分布均勻化通過液晶空間光調(diào)制器對入射光束不同位置的微小局部進行幅度調(diào)制，從而改變輸出光場分布，達到均勻化的目的。主要完成的工作有：設(shè)計了液晶空間光調(diào)制器的驅(qū)動電路以及一套閉環(huán)系統(tǒng)，根據(jù)測溫系統(tǒng)的測量值，反饋到空間光調(diào)制器的控制端，對激光微細加工區(qū)域溫度分布進行實時、