光電子材料的超短激光微加工.pdf

1、氮化鎵寬禁帶材料因其耐腐蝕性、熱穩(wěn)定性好，是制備LED光電子器件的優(yōu)質(zhì)材料。石英光纖材料在光纖通信與傳感方面用途廣泛，其重要性不言而喻。但上述兩種材料均屬于硬脆性材料，傳統(tǒng)方法的加工難度較大。而超短激光(157nm激光和飛秒激光)因其對(duì)材料的熱影響小，可望成為氮化鎵與光纖材料的理想微加工工具。
　　 基于此，本文分別利用157nm超短波長激光、飛秒超短脈沖激光對(duì)氮化鎵基材料和光纖材料進(jìn)行微加工特性研究。本文簡要介紹了兩種激光的作

2、用機(jī)制和特點(diǎn)，并分別利用兩種激光對(duì)氮化鎵、光纖材料進(jìn)行一系列的微加工實(shí)驗(yàn)，研究兩種激光加工參數(shù)與刻蝕質(zhì)量之間的關(guān)系。本文主要內(nèi)容和成果如下：
　　 1.研究了157nm激光各種加工參數(shù)對(duì)氮化鎵基半導(dǎo)體材料激光拋光、激光切割質(zhì)量的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在一定范圍內(nèi)，掃描速度的增大會(huì)引起微平面粗糙度的增加，脈沖頻率的增大、光斑尺寸的增加或掃描間距的減小，都會(huì)降低微平面加工質(zhì)量，且激光加工能量的大小對(duì)加工效果會(huì)產(chǎn)生較大的影響。利用157

3、nm激光對(duì)氮化鎵材料進(jìn)行切割試驗(yàn)，分析了離焦量對(duì)切縫深度和寬度的影響，并采取不同加工方式進(jìn)行了試驗(yàn)，尋求較好的加工工藝。
　　 2.利用飛秒激光對(duì)氮化鎵材料進(jìn)行激光拋光和切割試驗(yàn)研究，探討加工參數(shù)與加工質(zhì)量間的關(guān)系。試驗(yàn)結(jié)果表明，脈沖能量的增加、掃描次數(shù)的增加，微平面的加工效果都較差，且掃描間距對(duì)加工質(zhì)量并沒有較大的影響。在切割試驗(yàn)中，隨著脈沖能量的增加、掃描速度的減小會(huì)引起切縫深度的增加。且有效脈沖數(shù)的減小或掃描速度的增加，切

4、縫寬度會(huì)隨之減小。并采用從正、反兩面開始加工的方法，對(duì)加工質(zhì)量進(jìn)行對(duì)比，選取較好的加工方式。
　　 3.利用飛秒激光對(duì)石英光纖材料進(jìn)行切割微加工，研究加工參數(shù)與切割斷面質(zhì)量的關(guān)系，尋求較理想的加工參數(shù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，在不同脈沖頻率下，光纖斷面垂直度隨著激光加工功率的增加有下降的趨勢(shì)。光纖斷面垂直度會(huì)隨著掃描速度的增加而減小，隨著平臺(tái)傾角的增加而增加。為改善加工端面垂直度，對(duì)帶涂敷層光纖材料進(jìn)行切割加工，并將其加工效果與裸光纖的加