飞秒激光加工玻璃材料微结构技术研究

发布时间：2017-11-08 20:23

  本文关键词：飞秒激光加工玻璃材料微结构技术研究

  更多相关文章： 飞秒激光 激光背部湿法刻蚀 石英玻璃 碳化硅 形貌分析

【摘要】：飞秒激光对透明材料的微加工在近些年内成为了学者们的热点研究方向之一。飞秒激光具有独特的加工精度高、热损伤区域小和加工速率高的特点,在微结构制造中有着广阔的运用前景。在透明材料中石英玻璃具有良好的耐高温、耐腐蚀以及对紫外到红外波段的激光吸收效率高的光学特性,成为了微通道加工的首选材料。而飞秒激光加工具有高硬度和脆性的碳化硅材料,探究微槽结构在工业生产中有着广泛的应用领域。其中激光背部湿刻法与激光直接刻蚀法、激光诱导等离子刻蚀法相比,能够加工出具有更高深宽比的微孔,本实验采用此方法。本文采用掺钛蓝宝石飞秒激光器来实现石英玻璃微孔的刻蚀和碳化硅材料微槽的烧蚀,改变激光工艺参数(激光功率、刻蚀速度、显微物镜聚焦、透镜聚焦和激光焦点在材料中的不同位置)和调整波形进行实验,利用超景深显微镜和电子扫描显微镜对微结构的表面形貌进行检测分析。主要的研究内容包括:(1)进行激光背部湿法刻蚀石英玻璃时,分析激光工艺参数对微孔的深度和边缘质量的影响规律,包括激光功率、刻蚀速度、显微物镜聚焦(4x、20x和50x)和透镜聚焦。并对激光波形进行整形处理探究刻蚀微孔的质量,通过以上分析选出最佳工艺参数。(2)采用实验优化参数进行刻蚀微孔实验,对微孔的上下表面形貌和内壁结构进行分析,观察上下表面的裂纹情况、孔径大小以及周围损伤区域情况,内壁结构是否平整。采用有色酒精溶液渗入微孔中,在超景深显微镜下实时观测有色溶液进入的状况和深度,最后测量微孔的实际深度。(3)在激光直接烧蚀碳化硅实验中,分析激光功率和激光焦点在材料不同位置时对烧蚀实验结果的影响规律,采用电子扫描显微镜观测线结构底部和内测烧蚀形貌以及周围烧蚀影响区形貌,测出微槽的深度和宽度,最终选出最佳工艺参数。(4)分析在显微物镜聚焦(20x和50x)和透镜聚焦下烧蚀微槽的形貌效果,探讨两种聚焦方式下去除SiC材料的特性和烧蚀出不同微槽形状的原因,对比得出加工高精度和光滑微槽的最佳方式。
【学位授予单位】：深圳大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ171.6

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 邱建荣,钱国栋,Kazuyuki Hirao;飞秒激光空间选择性诱导玻璃微结构及应用[J];材料研究学报;2003年01期

2 刘美红;飞秒激光在玻璃中制作微孔[J];激光与光电子学进展;2004年04期

3 王亚非;飞秒激光加工机[J];光机电信息;2004年05期

4 孙晓慧,周常河,余f:鲲;飞秒激光加工最新进展[J];激光与光电子学进展;2004年09期

5 刘迈;李晶;;飞秒激光与金属作用机理[J];河北大学学报(自然科学版);2010年06期

6 赵全忠,邱建荣;飞秒激光相干场诱导材料功能微结构[J];物理;2005年09期

7 孙晓慧;张修丽;刘烈;;飞秒激光与晶体材料相互作用的研究进展[J];材料导报;2008年02期

8 高凌云;;飞秒激光使铝变成金色[J];现代物理知识;2008年03期

9 荣烈润;;新一代飞秒激光在超精细冷加工中的新应用[J];金属加工(冷加工);2013年01期

10 张然;肖鑫泽;吕超;骆杨;徐颖;;金纳米棒的飞秒激光组装研究[J];物理学报;2014年01期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 魏志义;王兆华;田金荣;令维军;贾玉磊;张军;韩海年;王鹏;孙敬华;郑加安;张杰;聂玉昕;;飞秒激光功能扩展及精确控制[A];第六届全国光学前沿问题研讨会论文摘要集[C];2003年

2 曾绍群;;飞秒激光的声光扫描与神经活动观测[A];2006年全国强场激光物理会议论文集[C];2006年

3 徐楠;吴成印;吴志峰;梁青青;杨宏;龚旗煌;;分子的飞秒激光取向操纵[A];2006年全国强场激光物理会议论文集[C];2006年

4 蒋红兵;钟凤娇;龚旗煌;;分子取向对飞秒激光传输的影响[A];第八届全国光学前沿问题讨论会论文集[C];2009年

5 鲁欣;张U，

本文编号：1158692