激光烧蚀制备纳米Si晶粒的激光能量密度阈值

在10Pa的Ar环境气氛下，采用脉冲激光烧蚀方法在玻璃或单晶Si（111）衬底上制备了纳米Si晶薄膜。为了确定能够形成纳米Si晶粒的激光能量密度阈值，在0.40-1.05J／cm^2内实验研究了激光能量密度对纳米Si晶粒形成的影响。扫描电子显微镜（SEM）测量证实，随着激光能量密度的减小，所形成的纳米Si晶粒数目逐渐减少。当激光能量密度低于0.43J／cm^2时，衬底表面不再有纳米Si晶粒形成。从激光烧蚀动力学角度出发，对实验结果进行了定性分析。

激光净化能量密度阈值的相轨道研究

建立了激光清洗的物理模型,探讨了激光辐照下基底表面和吸附粒子位置随时间的变化规律,作出粒子运动的相轨道,从相轨道角度对激光净化能量密度阈值进行研究.激光清洗Al基底上的Fe粒子,本文对激光清洗Al基底上的Fe粒子所计算的能量密度阈值比用其它方法得到的结果更与实验值接近.

图形视觉诱发电位在豚鼠眩光致盲激光能量密度阈值检测中的作用

目的利用图形视觉诱发电位(PVEP)测定导致豚鼠眩光致盲的激光能量密度阈值。方法健康成年雄性豚鼠27只,均在颅骨前囟前6mm、后10mm分别钻孔,植入长5mm、直径1.2mm的不锈钢螺钉,分别作为测量PVEP的参考电极和记录电极。根据实验选择的激光器波长不同(分别为635、660、690nm)将豚鼠随机分为3个组,每组9只(18眼),分别在照射前、照射后即刻记录PVEP,如激光照射引发眩光致盲,则在照射后2d和4d继续记录PVEP。将照射前测量PVEP的P波潜伏期和振幅作为正常对照值。激光照射后立即记录PVEP,记录不到PVEP波形时则将此时对应的电流作为该波长激光引起眩光致盲的阈值电流,计算对应功率(P)值,绘制电流-能量(P-I)曲线,计算各波长激光引起眩光致盲所需的能量密度阈值。将照射后2d和4d记录的PVEP的P波潜伏期和振幅与正常对照值比较,检验豚鼠视觉功能恢复的情况。结果波长为635、660、690nm的激光器眩光致盲能量密度阈值分别为356.36×10-9、349.58×10-9、343.93×10-9J/cm2。三组中发生眩光致盲的豚鼠在2d后PVEP中P波潜伏期与其正常对照值比较差异均无统计学意义(t=-0.356,P=0.729;t=0.492,P=0.633;t=-0.445,P=0.666),振幅与正常对照值比较差异有统计学意义(t=11.01,P=0.000;t=5.223,P=0.000;t=5.702,P=0.000),4d后再次测量PVEP,三组P波潜伏期和振幅与其正常对照值比较差异均无统计学意义(潜伏期:t=1.329,P=0.213;t=2.040,P=0.069;t=-0.894,P=0.392;振幅:t=-3.030,P=0.768;t=0.194,P=0.850;t=-0.948,P=0.365)。结论 635、660、690nm波长激光的眩光致盲能量密度阈值约350×10-9J/cm2。在测定激光造成眩光致盲的能量密度阈值时,PVEP可作为较好的检测指标且不会造成眼底器质性损伤。

基底和粒子对激光净化能量密度阈值的影响

求出了几种金属和半导体晶体原子振动的简谐系数、非简谐系数、热膨胀系数和激光辐照下的能量吸收系数.探讨了基底和粒子对激光净化能量密度阈值的影响,结果表明:①干式激光净化能量密度阈值与基底和粒子的质量密度、热膨胀系数等性质有关,也与温度有关;②基底和粒子材料性质影响激光净化能量密度阈值的根源在于原子相互作用势和晶体结构;③激光净化的能量密度阈值随污染粒子粒径的增大而增大;④在所述几种材料中,以Ag和Al接触时的激光净化能量密度阈值最大,其微观本质是Ag与Al原子间相互引力为最大.故激光清洗时应考虑基底、附着粒子相互作用及激光能量.

氧化铟锡薄膜熔化阈值的研究

太阳能电池薄膜在平板显示器的生产中得到大量应用。而这其中Indium Tin Oxide(ITO)薄膜是应用最广的透明半导体薄膜之一。本文主要针对ITO薄膜在超短波激光烧蚀下的熔化规律进行研究。论文通过一系列激光实验,目的在于找出ITO薄膜在远红外激光下熔化现象的基本物理机制和熔蚀过程。经过实验,找出了在不同激光能量密度下,熔化阈值能量密度和熔化率,以及薄膜厚度与阈值能量密度之间的关系。

基于激光切割的Si_3N_4陶瓷断裂韧性测试方法

提出一种采用激光切割技术在Si3N4陶瓷表面预制微小切口,并结合SENB法测定陶瓷材料断裂韧性的新方法。利用连续激光束在陶瓷表面加工出切口,在三点弯曲实验前后分别运用激光共聚焦显微镜(LSCM)和扫描电镜(SEM)测量切口宽度和深度,而后计算陶瓷材料断裂韧性。在此基础上分析激光输出功率P、激光辐照光斑直径D和激光切割速率Vw与材料断裂韧性值的内在联系。结果表明:输出的激光能量密度达到陶瓷切割加工阈值后,光束在试件表面制得对应切口;切口深宽比为4.3～4.8时测得的Si3N4陶瓷断裂韧性值具有较高精度。

光纤激光诱导背面干法刻蚀制备二元衍射光学元件

为了降低激光直接辐照透明介电材料的表面加工粗糙度和激光能量密度刻蚀阈值,提高微光学元件的产出率,介绍了一种用固体介质作吸收层,激光直接作用在透明光学材料上进行微纳加工的激光诱导背面干法刻蚀工艺。首先,选用95氧化铝陶瓷作固体材料辅助吸收层,应用中心波长为1 064nm的掺镱光纤激光器,在3.2mm厚的熔融石英玻璃表面刻蚀了亚微米尺度的二维周期性光栅结构。然后,对刻蚀参数进行拟合并探讨了激光能量密度对刻蚀参数的影响。最后,观察该二元光学元件的衍射花样图形并讨论其衍射特性。实验制备了槽深为4.2μm,槽底均方根粗糙度小于40nm,光栅常数为25μm的二维微透射光栅,其刻蚀阈值低于7.66J/cm2。结果表明,应用该工艺制备二维透射光栅,降低了激光刻蚀透明材料的密度阈值及加工结构的表面粗糙度。

声光调Q Nd:YAG激光对硅划片的研究

研究了利用调ＱＮｄＹＡＧ激光对硅片的激光划片，得出了刻槽深度和宽度与工艺参数之间的关系。还从理论上探讨了划片时激光束和材料的相互作用过程，推导了激光束使材料发生熔化和汽化时的能量密度阈值。

Z-FFR聚变靶室物理状态分析与聚变X射线防护的初步设计

利用MULTI程序建立了大空间-时间尺度、Z-FFR聚变靶室气体氛围的辐射流体力学模型,研究了聚变X射线能量传输、气体氛围温度密度演化以及冲击波的形成和传播等物理过程,获得了第一壁表面辐射温度、冲击压力随时间的变化等重要参数。同时利用Geant4程序计算了静态X射线在第一壁耐烧蚀涂层中的能量沉积分布,研究了不同能量X射线在聚变靶室气氛中的衰减规律。综合动态和静态计算结果,完成了聚变X射线防护初步设计,确定第一壁入射X射线能量密度阈值约为0.2J/cm2,Ar气氛围压强为2000Pa。

单脉冲激光辐照CCD探测器热效应仿真研究

为了研究实际情况下激光辐照CCD热效应情况,首先介绍了CCD探测器的结构和工作原理并分析了脉冲激光对CCD探测器的热损伤过程。然后利用有限元方法在三维空间上分别对三种波长的脉冲激光(532nm、808nm、1064nm)辐照CCD进行了固体传热仿真,通过仿真得到了在三种不同波长下CCD探测器的损伤能量密度阈值。接下来通过比较损伤能量密度阈值发现当波长为532nm时,CCD探测器的损伤能量密度阈值最小。最后对比已发表的实验结果找到了比较统一的损伤规律。

416nm 纳秒脉冲激光对CCD损伤机理研究

开展了416 nm纳秒脉冲激光对CCD的损伤实验,观察到了CCD从点损伤到线损伤,再到面损伤的过程,并计算出了点损伤、线损伤和面损伤所对应的损伤能量密度阈值分别为16.7 mJ/cm^(2)~71.9 mJ/cm^(2)、61.0 mJ/cm^(2)~207.8 mJ/cm^(2)和352.6 mJ/cm^(2);通过对不同损伤状态CCD的损伤点表面显微图像的分析,以及不同损伤状态对应的CCD各电极之间电阻值的测量,得出不同损伤状态主要由二氧化硅绝缘层材料相变引起电阻值改变所产生;COMSOL软件仿真显示CCD各层最先产生熔融的是二氧化硅绝缘层,能量密度为420 mJ/cm^(2),与实验结果相接近。实验结果证明了CCD损伤机理分析方法的正确性。

PDT照射方式下激光视网膜热损伤阈值的研究

建立了光动力疗法(PDT)照射方式下578nm激光视网膜热损伤能量密度阈值计算的数值模型。模型由模拟激光能量在组织内分布规律的基于网格的Monte Carlo模拟方法、计算组织内温度分布的考虑组织热物性参数以及血液灌注率动态变化的Penens生物传热方程和计算组织热损伤程度的Arrhenius方程3部分组成。数值结果表明,视网膜热损伤能量密度阈值随黑色素含量、观测时间和光斑大小不同而不同:黑色素含量越高,热损伤能量密度阈值越小;观测时间越长,热损伤能量密度阈值越大;光斑直径越大,热损伤能量密度阈值越小。活体动物实验验证了数值结果的精确性。

水辅助激光诱导等离子体背部刻蚀Pyrex7740玻璃

提出了水辅助激光诱导等离子体背部刻蚀Pyrex7740玻璃的方法,制备了缩小型十字通道微流控芯片。通过理论分析和加工试验,研究了激光能量密度和激光加工次数对平均刻蚀深度的影响,以及刻蚀过程中去离子水的作用。研究结果表明,平均刻蚀深度与激光能量密度和激光加工次数有较大关系;去离子水有助于实现持续刻蚀,制得的芯片沟槽宽度为77.8μm,刻蚀深度为20.4μm,刻蚀边缘齐整,无明显崩边现象;而在没有去离子水辅助的情况下,当激光能量密度为3.4J/cm^2时,最大刻蚀深度为2.8μm。

激光诱导等离子体刻蚀Pyrex7740玻璃工艺研究

通过控制变量法研究了激光能量密度、加工速度、重复频率、刻蚀次数等激光加工参数对紫外激光诱导等离子体刻蚀Pyrex7740玻璃刻蚀深度和表面刻蚀质量(包括边缘是否齐整、崩边、碎裂等)的影响规律。结果表明,以铜膜作为吸收层的紫外激光诱导等离子体刻蚀Pyrex7740玻璃的激光能量密度阈值在1.54~2.10J/cm^2之间,且在一定范围内激光能量密度越大,刻蚀深度越深,等离子体越稳定,刻蚀质量越好;激光刻蚀速度过慢或过快都会造成等离子体不稳定,对刻蚀质量产生不良影响,即并非光斑重叠度越大刻蚀效果越好。研究结果为激光诱导等离子体精密刻蚀Pyrex7740玻璃及其他光学透明材料刻蚀工艺优化和参数选取提供参考。