飛秒激光開(kāi)始應(yīng)用到微納加工領(lǐng)域始于20世紀(jì)90年代初。正是由于飛秒激光具有持續(xù)時(shí)間短及高脈沖功率密度的特性，使得其與物質(zhì)相互作用時(shí)具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：確定的燒蝕閾值，規(guī)則的加工邊緣，層層微加工以及可加工任何材料等。最近研究結(jié)果表明：飛秒激光微細(xì)加工在微光學(xué)、微電子、微機(jī)械、微生物、微醫(yī)學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。不同學(xué)科、不同實(shí)驗(yàn)具有不同的具體要求，這就需要采取相應(yīng)的加工手段來(lái)實(shí)現(xiàn)特定加工目的，囚此飛秒激光深孔加工技術(shù)等加工工藝開(kāi)始引起越來(lái)越多研究者的重視。 9NU-1vd~  
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激光整形技術(shù)是指在激光腔內(nèi)或腔外采用光學(xué)元件改變光束形態(tài)實(shí)現(xiàn)光束整形。飛秒激光脈沖整形有別于傳統(tǒng)整形概念，主要是在保留原有高峰值功率特性基礎(chǔ)上，在光路中引人擴(kuò)束器、濾波器以及衍射模板等光學(xué)器件，達(dá)到縮小聚焦尺寸、去除高斯光束周圍熒光成分、減少脈沖形變及多種形狀加工等目的。常用的是空間濾波和掩模控制技術(shù)。空間濾波是實(shí)現(xiàn)對(duì)光束邊緣熒光的屏蔽效用，實(shí)現(xiàn)聚集點(diǎn)光學(xué)質(zhì)量的改善，掩模控制是通過(guò)掩模形狀來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)脈沖的調(diào)制，以達(dá)到確定的加工目的。 ~aL?{kb+  
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本文采用聚焦物鏡與接收材料同步運(yùn)動(dòng)的方法，可以很容易地將焦點(diǎn)前后脈沖的空間形態(tài)在材料表面以二維平面圖形式表示出來(lái)。在聚焦物鏡前加小孔掩模板，通過(guò)小孔直徑及小孔前后脈沖能量的變化，可直觀觀察到光束空間形態(tài)的改變。最后，實(shí)驗(yàn)選取合適參數(shù)，成功刻劃出邊緣光滑的透射型金屬光柵。 abEdZ)$  
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1 實(shí)驗(yàn)裝置及方法 RzLeR%O  
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實(shí)驗(yàn)設(shè)備采用的是Clark公司飛秒激光加工工作臺(tái)(UMW-2110i，Clark-MXR Inc.)。激光具體參數(shù)為：中心波長(zhǎng)775nm，脈寬148 Fs，重復(fù)頻率1kHz，最大單脈沖能量1mJ，在光路上加衰減片可以調(diào)整脈沖能量，聚焦前光斑直徑5mm；掩模小孔直徑可調(diào)范圍為0.5～10mm；接收材料為噴濺法鍍?cè)谌苁�英基片上的金�?厚度約為300nm)。飛秒激光經(jīng)掩模小孔后由5×顯微物鏡(有效焦距為40 mm)聚焦金膜表面。采用物鏡與接收平臺(tái)同步運(yùn)動(dòng)的方法，將焦點(diǎn)前后脈沖的空間形態(tài)以二維平面圖形式在金膜表面顯示出來(lái)；加工結(jié)果采用透射式光學(xué)顯微鏡和SEM進(jìn)行分析測(cè)試。實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示。 )^E6VD&6  
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物鏡由平臺(tái)承載做軸向(Z軸)移動(dòng)，材料由X-Y軸承載，同步運(yùn)行Z軸和X軸就能夠?qū)⒔裹c(diǎn)附近軸向范圍內(nèi)達(dá)到材料閾值的長(zhǎng)度在金膜上記錄下來(lái)，焦點(diǎn)位置是從材料表面之上移到材料內(nèi)部，與此相對(duì)應(yīng)，圖像中是由右到左。結(jié)果可以和瑞利長(zhǎng)度相比較進(jìn)行分析。 (t,|FkVLV  
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2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 x^pHP
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通常的，如果知道激光中心波長(zhǎng)，透鏡的焦距f和入射光在透鏡前表面處的束腰半徑ω，就可以得到瑞利長(zhǎng)度ZR，瑞利長(zhǎng)度的表達(dá)式為： RT9%E/m  
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式中：ω0=λ0f/πω，為焦點(diǎn)處束腰半徑。由于實(shí)驗(yàn)采用的是物鏡，從有效工作距離較難推出真正的束腰半徑，實(shí)驗(yàn)中ω0采用刀口法測(cè)量了焦點(diǎn)處束腰半徑值為11.5μm，所以5×顯微物鏡瑞利長(zhǎng)度約為0.54mm。 %.{xo.`a[  
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而焦點(diǎn)附近軸向范圍內(nèi)光束半徑ω（z）的變化是與瑞利長(zhǎng)度和焦點(diǎn)處束腰半徑有關(guān)的函數(shù)，如圖2所示，其表達(dá)式為： [ID#PUle  
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實(shí)驗(yàn)通過(guò)改變圖1中針孔直徑大小，觀察焦點(diǎn)附近光軸方向所能實(shí)現(xiàn)燒蝕區(qū)域的變化情況，分別采用保持針孔前和針孔后脈沖能量不變的兩種情形，在金膜表面記錄下焦點(diǎn)附近光束傳輸形態(tài)。圖3為上述兩種情形下顯微圖像。其中，Z軸和X軸運(yùn)行速度均為0.3mm/s，單脈沖能量在小孔前后分別為91.7μJ，Z軸和X軸行程均為600μm，圖中由上至下針孔直徑依次為∞、4mm、3mm、2 mm。 's 栾川县| 铜梁县| 棋牌| 定边县| 运城市| 瓦房店市| 安岳县| 闽侯县| 佳木斯市| 中江县| 长武县| 富民县| 治多县| 盈江县| 惠安县| 枣强县| 炉霍县| 东乌珠穆沁旗| 阿克陶县| 古交市| 休宁县| 宁乡县| 柯坪县| 海宁市| 屯留县| 凤山市| 本溪市| 湖州市| 观塘区| 海原县| 安仁县| 绥阳县| 邳州市| 商丘市| 松原市| 和平区| 漳州市| 古丈县| 新龙县| 库尔勒市| 伊春市|