日本产综研等利用极紫外激光实现热影响非常小的材料加工

新技术 2018年11月02日
日本语

日本产业技术综合研究所(以下简称“产综研”)与东京大学和早稻田大学合作,利用极紫外飞秒激光实现了对合成石英进行热影响非常小的激光加工。

在采用更短脉冲和更短波长激光的新一代激光加工中,明确加工原理以及通过掌握加工特性实现热影响小的非热加工至关重要。

此次,研发小组利用极紫外飞秒激光加工了合成石英,确定了加工特性中比较重要的有效吸收长度和损伤阈值,同时还明确了加工的形态。有助于查明玻璃材料等的激光加工机理和探索最佳加工条件。详细研究内容发表于2018年10月22日美国物理学会发行的学术期刊《应用物理学快报》(Applied Physics Letters)的在线版上。

利用极紫外飞秒激光加工合成石英时的热影响评估和加工概念图

图1:利用极紫外飞秒激光加工合成石英时的热影响评估和加工概念图

为了评估加工形态,研发小组利用极紫外飞秒激光的多脉冲照射进行了深挖加工,观察了加工形成的凹坑表面,未发现加工造成的裂纹。图2左侧是加工后利用扫描型离子显微镜观察的截面图像,右侧以概念图的方式显示了有无热影响时激光加工端截面的差异。图2中的淡灰色部分是为了方便用扫描型离子显微镜观察截面而使用的涂层材料。

加工后利用扫描型离子显微镜观察的截面图像(左)和加工端截面热影响的概念图(右)为了利用扫描型离子显微镜观察截面,对加工痕迹涂敷了特殊材料

图2:加工后利用扫描型离子显微镜观察的截面图像(左)和加工端截面热影响的概念图(右)为了利用扫描型离子显微镜观察截面,对加工痕迹涂敷了特殊材料。

在实施极紫外飞秒激光加工后的加工截面显微镜图像中,未观察到应用激光照射进行热熔化时常见的隆起。另外,用激光显微镜从材料上面观察极紫外飞秒激光和近红外飞秒激光的照射痕迹(部分)时发现,极紫外激光实现了无裂纹的加工(图3)。综上所述,利用极紫外飞秒激光可实现热影响非常小的激光加工,能提供合成石英加工中最高品质的凹坑加工。

用激光显微镜从材料上面观察极紫外飞秒激光加工(左)和近红外飞秒激光加工(右)的照射痕迹(部分)时的显微镜图像

图3:用激光显微镜从材料上面观察极紫外飞秒激光加工(左)和近红外飞秒激光加工(右)的照射痕迹(部分)时的显微镜图像

文 客观日本编辑部

日文发布全文 [网址]

相关阅读