準分子雷射微細加工技術

準分子雷射微細加工技術是利用準分子雷射器進行加工工藝,準分子雷射器能夠發射各種不同的特別是紫外譜波段雷射(到目前已實現雷射振盪的雷射器,除少數XeO,KrO,ArO 等準分子產生綠帶雷射振盪外,輸出波長多分布在紫外、遠紫外和真空紫外波段,因此準分子雷射器常被稱作紫外雷射器),同時在發射短波長時能保持最佳的轉換效率,並具有較高的單次激射脈衝能量,這些特點使其得以飛速發展,並在微細加工等領域表現出巨大的套用潛力。其中稀有氣體鹵化物準分子雷射器的效率最高、輸出功率也最高,因而得到廣泛套用。

準分子雷射具有很好的方向性,其發散角達到10-3rad這有利於在光學系統中獲取軟小的光斑和較高的能量密度,而改善加工質量。此外,準分子雷射還具有更高的光子能量和功率密度。就紅外線雷射而言。如CO2和YAG雷射器,它們的波段處於紅外區域。
加工材料時是利用紅外區的熱輻射作用,通過熔融、蒸氣和氣化表面材料來進行加工;而準分子雷射波段處於紫外區,通過光化學反應作用,即在加工中利用單個光子的高能量,直接打斷材料的分子結合鍵,而不是通過熱作用融化和蒸發達到消融材料的目的。
另外,準分子雷射束還具有如下特點:
1.雷射脈寬一般在納秒之間,重複頻率可達1000Hz;
2.雷射波形輪廓為一矩形,因而照射於工件表面的各部分能量相等,與高斯光束不同;
3.脈衝能量可達到幾十焦,其功率密度至少可達109~1010W/cm2
上述準分子雷射的這些特點使其具有廣泛的套用領域和優良的加工特點。在材料加工領域,由於準分子雷射的光化學消融機理、極高的雷射功率密度及掩膜技術的使用,使其比CO2等紅外雷射器具有更明顯的優點。

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