لیزر نانو ثانیه ای LIPAA و کاربردهای آن

لیزر نانو ثانیه ای LIPAA و کاربردهای آن

لیزرهای متداول برای LIPAA لیزرهای نانو ثانیه ای هستند که به مزایای قابل توجه آنها مانند مقرون به صرفه بودن ، نیاز به نگهداری کم و قابلیت اطمینان بالا نسبت به لیزرهای پیکوثانیه و فمتوثانیه نسبت داده می شوند. با این حال ، طول پالس طولانی منجر به گرم شدن مداوم مواد مورد نظر می شود.   انرژی لیزر با هدایت گرما به منطقه وسیعی خارج از نقطه لیزر منتقل می شود و باعث جوش و تبخیر هدف می شود. جوشاندن و تبخیر مواد مورد نظر منجر به تولید ذرات بزرگ و حتی مواد هدف بزرگ می شود که در سطح پشتی بستر شفاف رسوب می کنند. در نتیجه ، سطح پردازش شده LIPAA به دلیل رسوب غیر یکنواخت بسیار خشن است. نقص دیگر این است که ساخت لیزرهای عمیق برای لیزر نانو ثانیه ای LIPAA مشکل است. این امر به این دلیل است که پس از برداشتن یک لایه از سطح ، ناحیه پردازش شده خشن و مات می شود. بنابراین ، انتقال لیزر کاهش می یابد و اثر LIPPA ضعیف تر می شود. انواع منابع لیزری نانو ثانیه ، مانند لیزرهای اگزایمر ، حالت جامد ، فیبر و لیزرهای تبدیل شده به فرکانس آنها ، با طول موج از UV عمیق تا IR ، در فرایند LIPAA استفاده شده است. برنامه های کاربردی مختلفی از این روش LIPAA با کیفیت بالا برای ریزساختار ، الگوگیری و علامت گذاری میکرو سطح ، حفاری میکرو سوراخ و برش دقیق مواد سخت شفاف وجود دارد.

یکی از کاربردهای اولیه LIPAA ریزساختار و الگوسازی لیزری با سایش انتخابی سطح پشتی بسترها است. اولین بار بر روی بستر کوارتز ذوب شده توسط چهارمین هارمونیک یک لیزر Nd+: YAG (266 نانومتر) 32 نشان داده شد. بستر به راحتی توسط اشعه لیزر با کمک پلاسمای ناشی از لیزر حک می شود ، اگرچه نسبت به طول موج لیزر شفاف است. یک ساختار گریتینگ خوب با فاصله خطی 20 میکرومتر بدون آسیب شدید ساخته شد. سپس این تکنیک به سایر بسترهای شفاف مانند شیشه سیلیکات ، شیشه سودا و آهک و فلوراید کلسیم (CaF2) گسترش یافت و برای ریزساختارها و الگوهای مختلف به طور گسترده مورد مطالعه قرار گرفت. 46 ، 48 ، 50 ، 61. ریزساختار مارپیچ ، شکل "I" و ساختار هرم سه بعدی روی شیشه ها با تنظیم حالت اسکن لیزری با استفاده از هارمونیک دوم لیزر Nd+: YAG (532 نانومتر) 26،50 نشان داده شده است. میکرو گریتینگ با کیفیت بالا با دوره 1.06 میکرومتر و عمق 300 نانومتر بر روی بستر کوارتز با استفاده از ماسک فاز از طریق کنترل دقیق پارامترهای لیزر 26 ساخته شده است ، همانطور که در شکل 4a نشان داده شده است. امکان ساخت میکروکانال بر روی شیشه سودا-آهک نیز با استفاده از LIPAA و خوردگی شیمیایی 46 ، که روشی م toثر برای ساخت دستگاه های میکروسیالی شیشه را ارائه می دهد ، نشان داده شد. در بسیاری از کاربردها ، کنترل اندازه ویژگی های ریزساختارها مهم است. تعدادی از پارامترهای پردازش لیزر ، مانند فاصله سطح زیرساخت ، نفوذ لیزر ، سرعت اسکن و شماره پالس بر روند LIPAA تأثیر می گذارد. مطالعات بر روی تأثیر پارامترها نشان می دهد که نرخ فرسایش ، عمق ساختار و عرض به شدت به این پارامترهای پردازشی وابسته است 32 ، 44 ، 46 ، 60 ، 62. بنابراین ، اندازه ویژگی های ریزساختار را می توان با بهینه سازی پارامترهای پردازش برای ساخت ریز ساختارهای با کیفیت و دقیق کنترل کرد.