飛秒激光在單晶硅材料表面進(jìn)行微結(jié)構(gòu)燒蝕過程中,微結(jié)構(gòu)的燒蝕效率與燒蝕過程的工藝參數(shù)（燒蝕功率、燒蝕速度等）密切相關(guān)。研究、揭示光斑圖像特征對光斑進(jìn)行精確定位和跟蹤顯得至關(guān)重要。據(jù)此,對燒蝕過程中衍生的等離子體光斑圖像的幾何特征進(jìn)行分析,首先,提取序列光斑圖像,研究了光斑的形態(tài)特征和灰度的分布情況;其次,對光斑圖像進(jìn)行質(zhì)心和中心提取,利用中心到質(zhì)心的指向判斷其燒蝕加工方向;最后,以此為基礎(chǔ),選取同一加工方向的光斑進(jìn)行疊加,對光暈部分有效剔除,使光斑的灰度呈各向異性對稱,即光斑灰度由中心到四周逐步均勻遞減,其中心和質(zhì)心基本重合。能有效提高對燒蝕光斑的定位和跟蹤精度,對燒蝕速度的研究有著深遠(yuǎn)意義。 

【文章來源】：激光雜志. 2020,41(06)北大核心

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

飛秒激光微加工平臺、燒蝕痕跡及光斑圖像

在飛秒激光燒蝕單晶硅的過程中，通過CCD相機(jī)采集一個時(shí)段內(nèi)的光斑視頻，再批量提取序列光斑圖像，可分析光斑的圖像特征。在連續(xù)多幀的光斑圖像中，從整體的形態(tài)來看，可大致分為三部分，如圖2所示，圖2(a)中光斑拖尾方向?yàn)樽笊希瑘D2(b)中拖尾方向?yàn)樽笙�，圖2(c)中的光斑拖尾方向不明顯，中心部分有較亮斑點(diǎn)。由于微弱的光斑灰度較小，不利于觀察其灰度排布情況，于是，把原光斑圖像的灰度矩陣設(shè)為A，首先將其中的元素轉(zhuǎn)為行向量，再將灰度值為0的元素去掉，即去掉圖像的黑色背景，得到矩陣A’，最終可通過矩陣A’得到三種光斑各自對應(yīng)的所有像素點(diǎn)灰度值的排布情況。如圖3所示。

由于微弱的光斑灰度較小，不利于觀察其灰度排布情況，于是，把原光斑圖像的灰度矩陣設(shè)為A，首先將其中的元素轉(zhuǎn)為行向量，再將灰度值為0的元素去掉，即去掉圖像的黑色背景，得到矩陣A’，最終可通過矩陣A’得到三種光斑各自對應(yīng)的所有像素點(diǎn)灰度值的排布情況。如圖3所示。由圖3(a)和圖3(b)的排布情況來看，其像素點(diǎn)遍布范圍廣，各灰度級的像素點(diǎn)分布比較均勻，最高灰度級在80～100之間，且頂峰偏右，左右不對稱，也就是有明顯拖尾現(xiàn)象的光斑，拖尾所占面大且導(dǎo)致光斑灰度分布不對稱，且灰度值較大像素點(diǎn)集中在偏右方。而拖尾現(xiàn)象不明顯的光斑對應(yīng)的灰度值排布情況圖3(c)，其像素點(diǎn)遍布范圍小，最高灰度級相對較高，在130～140之間，整體呈尖峰狀，且左右對稱，也就是說拖尾現(xiàn)象不明顯的光斑，接近對稱分布，中心有較亮斑點(diǎn)，與周圍的光暈部分灰度值相差較大。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：2999293