本文關(guān)鍵詞：飛秒激光加工玻璃材料微結(jié)構(gòu)技術(shù)研究

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【摘要】：飛秒激光對透明材料的微加工在近些年內(nèi)成為了學(xué)者們的熱點研究方向之一。飛秒激光具有獨特的加工精度高、熱損傷區(qū)域小和加工速率高的特點,在微結(jié)構(gòu)制造中有著廣闊的運用前景。在透明材料中石英玻璃具有良好的耐高溫、耐腐蝕以及對紫外到紅外波段的激光吸收效率高的光學(xué)特性,成為了微通道加工的首選材料。而飛秒激光加工具有高硬度和脆性的碳化硅材料,探究微槽結(jié)構(gòu)在工業(yè)生產(chǎn)中有著廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。其中激光背部濕刻法與激光直接刻蝕法、激光誘導(dǎo)等離子刻蝕法相比,能夠加工出具有更高深寬比的微孔,本實驗采用此方法。本文采用摻鈦藍(lán)寶石飛秒激光器來實現(xiàn)石英玻璃微孔的刻蝕和碳化硅材料微槽的燒蝕,改變激光工藝參數(shù)(激光功率、刻蝕速度、顯微物鏡聚焦、透鏡聚焦和激光焦點在材料中的不同位置)和調(diào)整波形進(jìn)行實驗,利用超景深顯微鏡和電子掃描顯微鏡對微結(jié)構(gòu)的表面形貌進(jìn)行檢測分析。主要的研究內(nèi)容包括:(1)進(jìn)行激光背部濕法刻蝕石英玻璃時,分析激光工藝參數(shù)對微孔的深度和邊緣質(zhì)量的影響規(guī)律,包括激光功率、刻蝕速度、顯微物鏡聚焦(4x、20x和50x)和透鏡聚焦。并對激光波形進(jìn)行整形處理探究刻蝕微孔的質(zhì)量,通過以上分析選出最佳工藝參數(shù)。(2)采用實驗優(yōu)化參數(shù)進(jìn)行刻蝕微孔實驗,對微孔的上下表面形貌和內(nèi)壁結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析,觀察上下表面的裂紋情況、孔徑大小以及周圍損傷區(qū)域情況,內(nèi)壁結(jié)構(gòu)是否平整。采用有色酒精溶液滲入微孔中,在超景深顯微鏡下實時觀測有色溶液進(jìn)入的狀況和深度,最后測量微孔的實際深度。(3)在激光直接燒蝕碳化硅實驗中,分析激光功率和激光焦點在材料不同位置時對燒蝕實驗結(jié)果的影響規(guī)律,采用電子掃描顯微鏡觀測線結(jié)構(gòu)底部和內(nèi)測燒蝕形貌以及周圍燒蝕影響區(qū)形貌,測出微槽的深度和寬度,最終選出最佳工藝參數(shù)。(4)分析在顯微物鏡聚焦(20x和50x)和透鏡聚焦下燒蝕微槽的形貌效果,探討兩種聚焦方式下去除SiC材料的特性和燒蝕出不同微槽形狀的原因,對比得出加工高精度和光滑微槽的最佳方式。
【學(xué)位授予單位】：深圳大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TQ171.6

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