紫外激光作用频率对吸收玻璃的微孔加工研究.pdf

《激光杂����麟豢�蜀�率对吸�蕊蕞�想�焉�.�。.�.加���
分别考虑激光脉冲辐照过程的温升和冷却过程,可以分析样�击波半径,�为空气常数,近似为�.����。���和�分别代表�
品温升的规律���:�气体密度和绝热系数,取����.���/��和�,��/�,根据以�
��,�,��:����/����������/�����������上条件就可以分析冲击波的特性����,如图�所示。�
���,�,���
�����������/���一、�【;/��】�����
����
其中�咖是互补误差函数。厶是辐照激光的光强,其定�
义为:�
厶���一���/���������一��/��������
式中�为样品材料的热导率,�是样品的热扩散系数,�
其值���/����,�为样品密度,�为样品比热容,�为玻璃�
表面的反射率,�是单脉冲能量,�为聚焦半径,�为脉宽,���冲击波的速度��冲击波的压强�
为垂直于玻璃表面深度,����玻璃的�图�冲击波速度和压强的演化规律�
热力学参数如下:密度�为�.���/���,热扩散率�为�.�×�图����可见,冲击波速度很快,且随着脉冲作用时间逐�
����Ⅱ��/�,比热为�.���������。,反射率�为�.��,熔点和沸�渐减小,说明在脉冲作用期间膨胀速度最快。从重复频率分�
点分别大约为������和��������。根据以上参量以及方程�析,当扩展速度对着脉冲重复频率的增加而逐渐减小,这主�
���至���,可以模拟激光辐照下辐照区域的温度的空间分布�要是由于在固定输出功率下,单脉冲的能量会随着重复频率�
和时间分布,如图�所示:�的增加而减小;图����呈现类似的规律,在脉冲作用期间,压�
强高达几十���量级,后随着时间的延伸逐渐变小。在此高�
压下,熔化、气化以及电离的混合粒子会被快速排出,加速了�
材料的去除。所以在不同的压强下,呈现不同的微孔形貌:�
脉冲作用频率越低,烧蚀孔断裂痕迹越明显,且烧蚀孔深度�
较深;随着作用频率的增加,烧蚀孔断裂痕迹逐渐消失,孔深�
度变浅。�
��结论�
激光脉冲打孔的物理过程,必须从热学效应和力学效应�
两个方面进行考虑。热学效应为材料的相变�熔化、气化以�
��时�司变化规律��空间分布规律�及电离�提供了条件,力学效应则会把发生相变的材料及时�
图�激光脉冲沉积玻璃表面的温度分布�去除,从而形成微孔。在高重复脉冲作用下,其去除机理主�
由图��可见,激光脉冲引起吸收玻璃表面的温升与脉�要是基于单脉冲的激光能量,它会随着重复频率的增加而逐�
冲的沉积过程密不可分,在脉冲作用期间,脉冲能量是快速�渐减小,所以其去除的效应也会相应变弱,由最初的深坑,逐�
沉积,所以表面温升也随之迅速上升,很快就超过玻璃的熔�渐过渡到浅坑以及不明显的烧蚀坑。此外,通过这种方法为�
化和气化温度,在脉冲结束时达到最高值。当激光脉冲作用�定量加工不同要求的微孔提供了参考。�
结束后,热量扩散过程起到主要作用,表面温度会缓慢下降,�参考文献�
在�.��左右就降到熔点以下。实验中脉冲间隔在几十个�【����