纳秒/皮秒激光对石英玻璃高精细加工的研究

发布时间：2023-08-05 18:27

　　石英玻璃具有一系列优异的物理化学性能,广泛地应用在航空、国防、科研等领域中。但因为其典型的高硬脆性特性,使其结构件的加工制造一直存在难题,尤其是微孔及微孔阵列等微纳米级的精细加工始终存在难以突破的瓶颈,而这种玻璃微孔阵列在微电子封装、MEMS器件封装,生物和医疗等领域玻璃转接板微孔金属穿丝方面具有巨大的应用需求。本文针对这一制造领域的难点,比较系统地研究了纳秒/皮秒短脉冲激光对石英玻璃精细加工的基本规律,提出了递进式路径展宽扫描切孔的新方法,并对实际加工中路径扫描参数给出推导计算方法,实现了石英玻璃圆形通孔、方孔及微孔阵列的快速高精细加工。根据玻璃对绿光的吸收特性,纳秒(ns)绿光激光器相对目前玻璃切割领域中主要使用的波长为10.6μm的CO2激光器和高能量长脉冲的1064 nm YAG激光具有一定的优势。实验中通过控制变量法,研究了纳秒绿光激光器功率、离焦量、扫描次数及扫描速度对石英玻璃加工的基本规律,确定纳秒绿光激光器对石英玻璃的损伤阈值为7.97 J/cm2。采用递进式路径展宽分层扫描的方法实现了0.5mm厚石英玻璃的通孔加工,微孔直径1 mm,加工边缘未出现任何裂纹。对比研究了...

【文章页数】：64 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 长脉冲激光对石英玻璃加工的研究现状
        1.2.2 短脉冲激光对石英玻璃加工的研究现状
    1.3 本文主要研究内容
第2章 实验材料、方法和装置
    2.1 实验材料
    2.2 实验设备与研究方法
        2.2.1 实验设备
        2.2.2 激光制孔工艺方法
        2.2.3 短脉冲激光对玻璃加工的方法
    2.3 玻璃加工质量分析及性能测试方法
    2.4 本章小结
第3章 石英玻璃纳秒激光加工研究及分析
    3.1 引言
    3.2 纳秒激光加工石英玻璃基础实验研究
        3.2.1 激光能量密度对石英玻璃加工的影响
        3.2.2 激光离焦量对石英玻璃加工的影响
        3.2.3 激光扫描次数对石英玻璃加工的影响
        3.2.4 激光扫描速度对石英玻璃加工的影响
    3.3 纳秒激光对石英玻璃加工结果及分析
        3.3.1 不同环境下石英玻璃通孔加工结果
        3.3.2 不同加工工艺下石英玻璃通孔加工结果
    3.4 本章小结
第4章 石英玻璃微孔阵列皮秒激光加工研究及分析
    4.1 引言
    4.2 皮秒激光加工石英玻璃理论基础分析
    4.3 石英玻璃皮秒激光微孔加工实验研究
        4.3.1 1064 nm皮秒激光对石英玻璃加工研究
        4.3.2 532 nm皮秒激光对石英玻璃加工研究
        4.3.3 不同波长皮秒激光对石英玻璃制孔实验对比
        4.3.4 皮秒激光对不同厚度玻璃加工及异形孔加工结果
    4.4 微孔阵列皮秒激光加工结果及分析
    4.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间所完成的学术论文与专利申请
致谢



本文编号：3839122