论文部分内容阅读
石英玻璃因其优异物化属性而被广泛应用于激光核聚变系统、半导体光刻设备、各类光学设备,以及生物、医学、化学检测领域。激光作为一种应用广泛的加工技术,近年来激光技术在石英玻璃加工领域一直是研究的热点,目前采用高能激光束加工石英玻璃的激光器主要为超短脉冲激光器以及普通脉冲紫外激光器。国内外专家对于激光加工石英玻璃的理论及实验做了大量研究,本文主要从刻蚀机理、激光系统参数以及工艺参数对刻蚀特征的影响规律、加工工艺改进三方面对国内外激光刻蚀石英玻璃的研究进展进行了较全面的介绍。激光的加工方法主要分为直接刻蚀、掩膜刻蚀、激光诱导等离子体刻蚀、背部湿刻法刻蚀等。对于这些刻蚀方法的刻蚀机理方面,超短脉冲激光直接刻蚀石英玻璃的刻蚀机理,主要是利用的雪崩机理;激光诱导等离子体刻蚀是通过激光作用在靶材料和石英玻璃的接触面,靶材料与石英玻璃之间发生作用产生等离子体,实现石英玻璃的刻蚀;以有机溶剂作为介质进行激光背部湿刻法刻蚀主要利用空化原理。对于激光系统参数及加工工艺参数对刻蚀质量的影响规律方面,激光参数包括激光能量密度、脉冲宽度、脉冲数等,加工工艺参数包括薄膜辅助激光刻蚀石英玻璃的薄膜厚度,激光诱导等离子体刻蚀法包括不同介质及靶材与石英玻璃表面之间的间隙、激光束偏振角度对刻蚀效果的影响,激光湿法刻蚀法包括盛放液体容器的体积大小以及激光辐射过程中产生的气泡大小对刻蚀效果的影响规律等进行了介绍。对于加工工艺改进的研究方面,主要包括在玻璃上表面制作薄吸收层、设定不同的加工环境、采用掩膜刻蚀、双激光束同时加工等方法。其中,在玻璃上表面制作一层辅助吸收层能够显著提高激光束的吸收率,该方法能有效降低激光刻蚀石英玻璃的能量阀值;通过在特定的环境中进行激光刻蚀石英玻璃能够实现比空气条件下进行激光刻蚀石英玻璃更好的刻蚀质量;采用掩膜刻蚀能够较好的解决单束激光不能兼顾低裂损和高去蚀率的问题,能够实现在保证高去蚀率的同时实现无裂损刻蚀。