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重制約著技術的發(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。并且重點分析了皮秒激光刻蝕過程中的相關參數(shù)對加工質量的影響。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，重復頻率對排渣

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左右的重復頻率可以得到比較好的加工效果。
　　本文在分析相關原理的基礎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從而可以提升加工的整體效率可達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受到太大的衰減，利用水流的冷卻作用和渦流對刻蝕殘渣的清洗作用，顯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