激光诱导背向湿式刻蚀过程中工作液体的研究

为了使用低成本的红外光纤激光器对蓝宝石进行高效率高质量的加工,采用激光诱导背向湿式刻蚀方法进行了理论分析和实验验证,研制了一种新型的活性高且稳定性高的混合溶液,硫酸铜的质量浓度为28g/L、次磷酸钠的质量浓度为40g/L、氨水的质量浓度为45g/L、pH值为12。在相同的加工条件下,采用硫酸铜水溶液和混合溶液对蓝宝石进行切割。结果表明,蓝宝石在混合溶液中的切割效率高出硫酸铜水溶液中的5倍左右;采用混合溶液对蓝宝石进行成形切割,加工出了高质量的异形蓝宝石零件。此研究对提高低功率激光作用下蓝宝石的加工效率有一定的指导意义。

脉冲绿激光划切蓝宝石基片的工艺参量研究

为了提高划切蓝宝石的成品率和划切效率,研究了脉冲绿激光(波长532nm)的偏振性、脉冲激光能量、激光焦点位置、扫描速率、扫描次数等工艺参量对蓝宝石基片划切质量的影响。结果表明,脉冲绿激光划切蓝宝石基片时,扫描方向平行于入射面线偏振方向,焦点位置为负离焦50μm,可以获得良好的微划槽;脉冲激光能量增加,划槽深度和宽度增加;扫描速率增加,切槽深度减小,划槽宽度先增加后减小;扫描次数增加,划槽深度和宽度增加。这些结果对合理选择激光划切蓝宝石基片工艺参量以获得较好质量的刻槽有一定帮助。

激光诱导空泡技术研究和应用新进展

可控性强的激光诱导空泡可用于科研和工程实践。阐述了激光诱导空泡中蒸气空泡及等离子空泡的产生机制,分析了其液体属性以及外界环境因素对激光诱导空泡产生过程的影响规律,介绍了激光诱导空泡技术在微电子行业、生物医学、纳米材料的制备和材料处理等领域的应用。

光纤激光切割蓝宝石基片的工艺研究

采用波长为1070 nm的光纤激光对蓝宝石基片进行切割加工。研究了蓝宝石基片切割过程中,蓝宝石基片下表面产生粉末物质和崩边的原因,并分析了激光加工工艺参数(激光能量密度、切割速度、重复频率、辅助气体压力)与蓝宝石基片上下表面崩边尺寸的关系。研究结果表明:光纤激光与蓝宝石之间的相互作用主要是光热作用,蓝宝石材料吸收激光能量后发生熔化、气化现象。同时,伴随辅助气体N2被击穿后产生的等离子体对激光的吸收,在蓝宝石内部出现了钥匙孔现象,钥匙孔的长度对切割质量有较大的影响。综合考虑激光切割蓝宝石基片工艺参数以及辅助气体压力等因素,激光能量密度为5.7×103J/cm2、切割速度为6 mm/s、重复频率为1.8 k Hz、N2压力为0.9 MPa时,获得了厚度为0.31 mm的蓝宝石基片,上表面崩边为3 mm,下表面崩边为8 mm。