光泽金属的激光精密刻蚀实验研究-论文.pdf

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1、第43卷第5期红外与激光工程2014年5月VO1．43NO．5InfraredandLaserEngineeringMav2014光泽金属的激光精密刻蚀实验研究王宏杰，高金富，高扬，董明，吕福云(南开大学物理科学学院，天津300071)摘要：采用266nm或355nm的紫外激光器可以对微小的金属薄膜器件直接进行激光精密加工。但是，目前紫外激光器的输出功率普遍较低，以至于还不能对大幅面、深尺度的光泽金属进行激光加工。为了克服光泽金属对大功率固体激光器输出的l064nm激光的高反射率和散热快问题，采用了优化谐振腔和扫描聚焦系统的光学方法

2、，实现了激光单模运转，功率密度达到了1．592~109W／cm2，由此也使得加工工件通过原子吸收激光能量的方式改变为通过金属中的自由电子的等离子体激射来吸收激光能量。在平均功率为50w、重复频率为500Hz、焦斑直径小于20m、脉冲宽度为80as、切割速度为10mm／s的加工条件下，对厚度为10mm的大尺寸紫铜板直接进行了激光精密刻蚀实验，切割的槽宽和槽深均为100~10m；槽间距为300~15Ixm，均达到了初始设计的指标要求。关键词：激光加工；光泽金属；高亮度中图分类号：TN249文献标志码：A文章编号：1007—2276(20

3、14)05—1473—04ExperimentalresearchonlaserminutelycuttingshinemetalWangHongjie，GaoJinfu，GaoYang，DongYue，LvFuyun(SchoolofPhysics，NankaiUniversity，Tianjin300071，China)Abstract：MicrodevicesofmetalthinfilmmaybedirectlyprocessedbyutilizingtheUVlaseratthewavelegthof266iliaor35

4、5nm．However．duetotheoutputpowerofUVlaseriscommonloweratpresent，itisnotsuitablefordkecflyprocessingtheshinemetalwiththelargersizeandthick．Inthisexperiment，inordertoovercometheproblemsthatshinemetalpossessthehJ【ghreflectivitytothesolidstatelaserofhighpowerat1064nmandthef

5、astheatdissipation，theresonantcavityandthescanningfocusingsystemwereoptimized，thenthelasersinglemodeoperationwasrealizedandthepowerdensitywasreached1．592x109W／cm，whichalsomakethattheabsorptionoflaserenergybyatomchangesintotheabsorptionwaybytheplasmaemissionofthefreeele

6、ctronsinthemeta1．Utlizingtothelaserofaveragepowerof50W，repetitionfrequencyof500Hz，spotdiameterof20m，pulsedurationof80ns，cuttingvelocityof10mm／s，thebiggercopperplatewiththickof10inlnwasdirectlyprocessedaccurately，thewidthanddeepthofthegroovebylasercuttingwereall100~10m，

7、andthegroovespacingwas300~15Ixm，thatwereenoughsatisfiedtheinitialtarget．Keywords：laserprocessing；shinemetal；highbrightness收稿日期：2013—09—15：修订日期：2013—10—24基金项目：国家基础科学人才培养基金(Jl103208)作者简介：王宏杰(1959-)，男，高级工程师，主要从事光电子激光技术的研究。Email：wang．_hj@nankai．edu．ca1474红外与激光工程第43卷应用意义。0引

8、言1实验装置和内容目前激光技术在各行各业中得到了极其广泛的应用．并在许多方面替代了传统的机械加T、电火花1．1实验装置加_T、化学刻蚀等复杂的工艺技术。彰显出其独特的为实现高亮度和高功率密度的激光输。所采优势和先进性。近年来发明的激光