飛秒激光改性玻璃微結(jié)構(gòu)的化學(xué)腐蝕特性研究.pdf

1、飛秒激光加工技術(shù)以其極窄的脈寬與極高的功率密度，可以實(shí)現(xiàn)對任何材料的非熱熔性加工，具有加工區(qū)域小和精度高等優(yōu)點(diǎn)，在各種材料微細(xì)加工中應(yīng)用日益廣泛。采用飛秒激光改性玻璃并結(jié)合化學(xué)腐蝕的方法可制作光子晶體或微流體芯片，但目前飛秒改性腐蝕機(jī)理尚不清楚，如何選擇合適的玻璃材料進(jìn)行改性腐蝕研究也不明確，論文針對這些問題開展深入研究和分析討論。
　　 首先，采用Ti：Sapphire 激光器發(fā)出的800nm，50fs，1KHz脈寬激光，對三

2、種典型玻璃（石英玻璃，Pb硅酸鹽玻璃，碲酸鹽玻璃）在開放環(huán)境中分別進(jìn)行燒蝕的實(shí)驗(yàn)研究。確定了每種玻璃的閾值，燒蝕面積和脈沖能量成線性關(guān)系，三種玻璃燒蝕面積都是隨脈沖能量和脈沖數(shù)量增多而增大；利用CCD成像技術(shù)、掃描電鏡技術(shù)（SEM）對燒蝕孔表面形貌觀察，比較不同單脈沖能量、不同脈沖數(shù)量及不同玻璃材料的燒蝕形貌，并分析原因。
　　 在上述研究基礎(chǔ)上，利用HF酸腐蝕飛秒激光改性后的三種玻璃，研究了玻璃的化學(xué)腐蝕特性，對腐蝕前后材料微

3、觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀測，分析了不同材料的腐蝕速率與脈沖能量、腐蝕時間的關(guān)系，從材料組成、顯微結(jié)構(gòu)、化學(xué)鍵特征討論了玻璃改性-腐蝕機(jī)理。結(jié)果表明：飛秒激光改性后的碲酸鹽和Pb硅酸鹽玻璃不具有選擇性腐蝕特性，而石英玻璃的選擇性腐蝕比高于50，選擇性腐蝕比足夠高，就有可能制作出高深寬比，亞微米孔間距的周期微孔結(jié)構(gòu)；在飛秒激光800nm/50fs條件下，存在最佳脈沖能量范圍，使得熔石英玻璃選擇性腐蝕比達(dá)最高；飛秒激光改性玻璃的選擇性腐蝕特性與材料結(jié)構(gòu)有