纳秒脉冲激光的掩模微细刻蚀加工试验研究

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1、纳秒脉冲激光的掩模微细刻蚀加工试验研究纳秒脉冲激光的掩模微细刻蚀加工试验研究EXPERIMENTINVESTIGATIoNONMICRO．ETCHINGUSINGNANoSECoNDPULSEDLASERWITHMASK指导教师毯丞鏖麴援!二．二一．：：二作者姓名隧3申请学位级别亟±专业名称扭越亟9造区墓自动丝论文提交日期2Q!!：垒2昼论文答辩日期2Q!!：鱼塞学位授予单位和日期江菱太堂答辩委员会主席!：‘“一，～r．_≮，_．’：!f’缸评阅人t叭，一～。知■，一『『JJf舢『

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5、学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已注明引用的内容以外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果，也不包含为获得江苏大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：浓渗年月日3●学位论文版权使用授权书江苏大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、中国学术期刊光盘版电子杂志社有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致

6、，允许论文被查阅和借阅，同时授权中国科学技术信息研究所将本论文编入《中国学位论文全文数据库》并向社会提供查询，授权中国学术期刊光盘版电子杂志社将本论文编入《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》并向社会提供查询。论文的公布包括刊登授权江苏大学研究生处办理。本学位论文属于不保密口。学位论文作者签名：说扣谬指导教师签名：裂司铱年月日年月日江凝纳秒脉冲激光的掩模微细刻蚀加工试验研究EXPERIMENTINVESTIGATIoNONMICRO．ETCHINGUSINGNANoSECONDPULSEDLASERWITHMASK指导教师韭丞鏖教攮韭塑田副数攮姓名医玉江苏大学二零一一年

7、六月激光微细加工技术是利用激光束作用于工件表面的激光辐射效应，改变工件形状，或材料性能的一种特种加工技术，属于非接触加工，具有表面质量好、无工具磨损等优点，在微细制造领域有着很大的应用潜力。本文主要研究了纳秒脉冲激光的掩模微细刻蚀加工，在激光的传输光路中加入掩模板，实现了掩模图形的激光缩映加工，与飞秒激光微细加工相比可显著提高加工效率，加工精度由掩模保证。本文从金属的脉冲激光热一力学加工机理出发，采用纳秒脉冲激光进行了常规掩模和液晶掩模的微细刻蚀加工试验，分析了激光能量参数对刻蚀加工的作用和影响。本文主要研究内容和创新点如下：1研究了不同介质中纳秒脉冲激光掩模加工效果

8、，实现了成形精度较好的激光掩模微细刻蚀加工：针对纳秒脉冲激光加工的热影响问题，构建纳秒脉冲激光掩模微细加工系统，分别在空气中、纯水中和盐溶液中进行了加工试验。与空气中激光的热烧蚀加工相比，激光加工水下工件时，由于水流的作用，激光辐照的多余热量被带走，加工热影响区明显减小。同时，水下激光辐照还会在加工区域造成光学击穿产生等离子体冲击波，在水层的约束限制作用下，加工表现出了明显的冲击波力学效应。正是通过这种热一力学的复合效应，使金属材料表面产生材料去除和变形的加工效果。最终在质量分数为15％的NaN03的溶液中，利用热一力效应和化学反应的复合作用，实现了线宽1209m左右

9、，热影响区小，成形精度较好的微细刻蚀加工。2研究了液晶掩模的纳秒脉冲激光加工效果，测得了液晶掩模损伤激光损伤阈值，并在合适的激光密度能量范围内加工出完整的图形：针对常规掩模的图形不能实时变化的缺点，为提高激光掩模加工的灵活性，采用液晶空间调制器作为柔性掩模进行了刻蚀加工试验。在分析液晶掩模原理的基础上，构建了液晶掩模激光微细加工系统，并且通过试验研究了液晶掩模加工图形特点和液晶掩模的损伤现象，测得了激光对液晶掩模照射的损伤阈值。观察液晶掩模的加工形貌发现，图形线条呈现边缘没有烧蚀而内部发生烧蚀的现象，其原因是由于黑栅遮光引起的边框效应和黑色像素的光透射率较高而造成的。

10、研究结果表明：液晶掩模能够通过调节光的透射率实现遮掩效果，激光能量又对液T纳秒脉冲激光的掩模微细刻蚀加工试验研究晶掩模具有破坏作用，液晶掩模的激光损伤阈值约为2．5J／锄2；激光能量密度在0．6J／锄20．8J／cm2之间时能够加工出完整的图形。关键词：微细加工，纳秒脉冲激光，热一力学效应，液晶掩模，光束调制江苏大学硕士学位论文ABSTRACTLaserisalindofnon??traditionalmicromachiningtechnologymachining．whichusestheeffectsoflaserradiationonthes