新型激光加工微盲孔能力研究

现有CO_(2)激光无法满足印制电路板精细化布线对应的微小孔径加工要求,应开发其他类型激光钻孔。基于ABF、BT、PI这3种材料,探究355 nm纳秒紫外(Nano UV)、515 nm皮秒绿光(Pico Green)激光和248 nm ArF准分子激光3种激光加工微盲孔的能力。综合分析激光加工后孔径、锥度、悬铜、玻纤突出等关键指标表现,结果显示:Nano UV和准分子激光基于ABF、BT 2种材料可加工最小孔径为10μm,基于PI材料可加工最小孔径为15μm;Pico Green基于3种材料可加工最小孔径均为15μm。但Nano UV属于紫外波段纳秒激光器,加工带玻纤材料不具备优势。Pico Green更适用于加工带玻纤和带铜箔材料且加工后表观良好无溅铜。同时,3种激光对板材热效应影响均小于CO_(2)激光,材料形变差异在0.01%左右,对于密集区微盲孔加工友好。

5.2 W高重频257 nm深紫外皮秒激光器

为了提高半导体检测用深紫外激光器的检测效率,需要搭建高功率、高重频257 nm深紫外皮秒激光器实验平台。本文以光子晶体光纤放大器和腔外四倍频结构为基础,进行了257 nm深紫外激光器的实验研究。种子源采用中心波长为1030 nm、脉冲宽度为50 ps的光纤激光器,输出功率为20 mW,重复频率为19.8 MHz。通过两级掺镱双包层(65μm/275μm)光子晶体光纤棒放大结构,获得了1030 nm高功率基频光。利用二倍频晶体LBO、四倍频晶体BBO,采用腔外倍频方式获得了257 nm深紫外激光。种子源通过两级光子晶体光纤放大器输出的1030 nm基频光,输出功率为86 W,经过激光聚焦系统后,倍频得到二次谐波515 nm激光输出功率为47.5 W,四次谐波257 nm深紫外激光输出功率为5.2 W,四次谐波转换效率为6.05%。实验结果表明,该结构可获得高功率257 nm深紫外激光输出,为提高半导体检测用激光器的检测效率提供了新思路。

激光脉冲在阶跃型多模光纤中的传输

对紫外激光脉冲在阶跃型多模光纤中的传输特性，包括材料色散、模式色散、非线性效应、耦合方式、光纤功率支撑能力等方面进行了理论分析和实验研究。结果表明，该光纤对ｐｓ量级脉冲的功率支撑能力有限，而对于ｎｓ量级的紫外脉冲，是一种较好的传输介质。

紫外微微秒光脉冲的产生

在这个实验中用倍频的Nd:YAG——玻璃激光系统做为泵浦源,将该光束聚焦于二甲亚砜喇曼盒中,结果产生630nm后向斯托克斯光。这个光脉冲再经过BBO晶体倍频为315nm的紫外光。

高功率皮秒紫外激光器新进展

高功率皮秒紫外激光器在高精密加工、激光医疗、光电对抗和光伏产业等领域有重要应用,近年来成为固体激光新光源研究热点。本文对国内外基于和频技术的高功率皮秒紫外激光器研究新进展进行了归纳和总结。首先,阐述了和频工作原理,介绍了和频产生皮秒紫外激光的非线性晶体;然后,介绍了国内外高功率皮秒紫外激光器的新进展,包括:高功率皮秒紫外激光器、高峰值功率皮秒紫外激光器、高功率和高峰值功率皮秒紫外激光器。最后,展望了高功率皮秒紫外激光器的进一步发展及应用。归纳和总结表明:高功率皮秒紫外激光器在国外较成熟,国内在该领域的研究刚刚起步。光子晶体光纤和碟片激光器输出基频光的皮秒紫外激光器有突出的优势,已成为皮秒紫外激光产业的主力军。

SiCp/Al复合材料厚板皮秒激光制孔重铸层影响研究

为了探究激光加工高体积分数碳化硅颗粒增强铝基(SiCp/Al)复合材料厚板的成孔特征,采用激光旋切法对厚度为4mm的SiCp/Al复合材料进行直径为1mm的制孔实验,分析紫外皮秒激光制孔中重铸层及其表面裂纹的形成机理,获得了关键激光加工参数(激光功率百分比和扫描速率)对孔重铸层的影响规律。结果表明,SiCp/Al复合材料厚板皮秒激光加工中存在百微米级别的重铸层,重铸层厚度不随激光功率的增加而单调变化,在100%的激光功率下厚度最小,其值为99.5μm;而随激光扫描速率的增加而增加,在100mm/s的扫描速率下厚度最小,其值为71.2μm;厚板紫外皮秒激光加工SiCp/Al复合材料的重铸层呈现“月牙型”的弧状形貌特征,同时重铸层表面显著存在横向和纵向等多种裂纹。该研究为实现SiCp/Al复合材料皮秒激光低损伤微小孔加工提供了一定的理论指导。

基于基频放大的紫外皮秒355 nm输出效率提升系统

在腔外和频获得紫外355 nm皮秒激光输出的过程中,和频晶体的长度是影响转换效率的重要因素.和频过程的激光输入参数和晶体吸收系数都会影响和频晶体的最适长度选取.目前缺乏对于腔外和频产生紫外355 nm激光过程中输入激光光子数配比以及晶体吸收对于和频晶体最适长度影响的研究.本文基于三波耦合方程进行了理论推导和数值模拟,讨论了不同入射条件下最高和频效率的稳态解,分析了不同光子数配比以及LiB3O5晶体吸收对于最适和频晶体长度的影响,提出了放大基频光同时缩短晶体长度并提高转换效率的方案.在该方案中,将1064 nm皮秒基频光在倍频产生532 nm二次谐波后进行分离放大,再与532 nm倍频光在LiB3O5晶体内进行和频,从而产生紫外355 nm皮秒激光输出.模拟结果表明,通过基频放大改变和频过程中的光子数配比,可以缩短取得最高转换效率的和频晶体最适长度,同时减少和频晶体对于355 nm激光的吸收和走离影响,输出功率较传统方案提升40%以上,从而获得了高效率紫外355 nm皮秒激光输出.

紫外激光器纳秒和皮秒对线路制作精度影响初步研究

激光技术发展异常迅猛,以激光器为基础的激光技术在我国得到了迅速的发展,现已广泛用于工业生产、通信、信息处理、医疗卫生、军事、文化教育以及科学研究等各个领域。本文章针对激光烧蚀代替常规的图形转移(小间距的线路,如30μm/30μm,40μm/40μm)进行了研究试验,包括紫外激光器纳秒和皮秒的对比、同时对激光烧蚀干膜、精细线路、油墨代替曝光机、显影线进行图形转移做详细对比。经过试验:激光直接烧蚀铜箔代替传统图形转移工艺,在流程制作中不仅减少工艺流程提高效率、不需要任何物料耗材,节约成本,而且减少设备的投入和废料处理,具有很强的经济性和环保优势,但由于能量精度控制的问题,出现基材损伤,目前现有激光烧蚀线路工艺不适合运用在PCB制造上;激光烧蚀干膜(油墨)代替曝光机制作精细线路,只需采用普通干膜(油墨)就可以实现,省去了LDI(DI)曝光机和显影段,减少工序成本和废料处理,具有很强的经济性和环保优势。

基于亚皮秒紫外激光器的诊断设备标定平台

为充分利用亚皮秒紫外激光器的大能量、超短脉宽的紫外激光输出特性,配套建立了激光惯性约束聚变(ICF)诊断设备性能指标的标定平台。标定平台具备激光能量测量、光传输延迟、光束分割与等比递减、序列光脉冲产生器等功能,可为相关诊断设备提供结构支撑和高真空度的运行环境。通过机械与光学设计完成了平台各部件的研制,并利用该平台对X射线二极管的响应时间、X光条纹相机的扫速、X射线分幅相机的动态范围等指标进行了标定。结果表明,该标定平台与亚皮秒紫外标定源的匹配度良好,可实现多种诊断设备性能指标的精密标定。

高功率亚皮秒紫外标定源装置及其初步应用

基于气体染料激光器的均匀光斑输出特性,建立了一套亚皮秒紫外标定装置。该系统可以产生波长为248.5nm,脉宽约为0.5ps,总能量约为100mJ,大小约为35mm×25mm的均匀光斑。利用该系统成功实现了高时间分辨惯性约束聚变诊断系统的初步标定。结果表明,新建立的亚皮秒紫外标定装置可以满足皮秒系统的精密标定需求,并且利用系统稳定的能量输出特点,有望发展定量化的时间分辨定标技术。