激光蝕刻原理_第1頁
激光蝕刻原理_第2頁
激光蝕刻原理_第3頁
激光蝕刻原理_第4頁
激光蝕刻原理_第5頁
已閱讀5頁,還剩16頁未讀 繼續(xù)免費閱讀

下載本文檔

版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請進行舉報或認領(lǐng)

文檔簡介

激光蝕刻原理第1頁,課件共21頁,創(chuàng)作于2023年2月目錄一:激光產(chǎn)生原理二:激光刻蝕原理第2頁,課件共21頁,創(chuàng)作于2023年2月激光產(chǎn)生原理1.激光定義:

激光的最初的中文名叫做“鐳射”、“萊塞”,是它的英文名稱LASER的音譯,是取自英文LightAmplificationbyStimulatedEmissionofRadiation的各單詞頭一個字母組成的縮寫詞。意思是“通過受激發(fā)射光擴大”。激光的英文全名已經(jīng)完全表達了制造激光的主要過程。1964年按照我國著名科學家錢學森建議將“光受激發(fā)射”改稱“激光”。2.激光發(fā)展史:

1960年7月7日,梅曼宣布世界上第一臺激光器由誕生,梅曼的方案是,利用一個高強閃光燈管,來刺激紅寶石。由于紅寶石其實在物理上只是一種摻有鉻原子的剛玉,所以當紅寶石受到刺激時,就會發(fā)出一種紅光。在一塊表面鍍上反光鏡的紅寶石的表面鉆一個孔,使紅光可以從這個孔溢出,從而產(chǎn)生一條相當集中的纖細紅色光柱,當它射向某一點時,可使其達到比太陽表面還高的溫度。第3頁,課件共21頁,創(chuàng)作于2023年2月原子結(jié)構(gòu)模型第4頁,課件共21頁,創(chuàng)作于2023年2月3.激光產(chǎn)生理論介紹

3-1激光在產(chǎn)生過程中始終伴隨著以下三種狀態(tài):a.受激吸收(簡稱吸收):處于較低能級的粒子在受到外界的激發(fā),吸收了能量時,躍遷到

與此能量相對應(yīng)的較高能級。受激吸收躍遷E2E1E2E1入射光子

b.自發(fā)輻射:粒子受到激發(fā)而進入的激發(fā)態(tài),不是粒子的穩(wěn)定狀態(tài),如存在著可以接納粒子

的較低能級,即使沒有外界作用,粒子也有一定的概率,自發(fā)地從高能級激發(fā)態(tài)(E2)向

低能級基態(tài)(E1)躍遷,同時輻射出能量為(E2-E1)的光子。E2E1E2E1自發(fā)輻射光子自發(fā)輻射躍遷第5頁,課件共21頁,創(chuàng)作于2023年2月c.受激輻射(激光):當頻率為=ν(E2-E1)/h的光子入射時,會引發(fā)粒子以一定的概率,迅

速地從能級E2躍遷到能級E1,同時輻射一個與外來光子頻率、相位、偏振態(tài)以及傳播方向都

相同的光子。E2E1E2E1入射光子受激輻射光子入射光子受激輻射躍遷

3-2粒子數(shù)反轉(zhuǎn)

要想使受激輻射占優(yōu)勢,必須使處在高能級E2的粒子數(shù)大于處在低能級E1的粒子數(shù),這種

分布正好與平衡態(tài)時的粒子分布相反,稱為粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布,簡稱粒子數(shù)反轉(zhuǎn),實現(xiàn)粒子數(shù)反

轉(zhuǎn)是產(chǎn)生激光的必要條件。

第6頁,課件共21頁,創(chuàng)作于2023年2月第7頁,課件共21頁,創(chuàng)作于2023年2月4.晶體腔:工作物質(zhì),諧振腔,激發(fā)源工作物質(zhì):使受激輻射成為介質(zhì)中的主導過程,必要條件是在介質(zhì)中造成離子數(shù)反轉(zhuǎn)分布,即使介質(zhì)激活。例如:摻釹釔鋁石榴石(Nd:YAG)YAG激光晶體。諧振腔:加強介質(zhì)中的受激輻射,通常由兩塊與工作介質(zhì)軸線垂直的平面或凹球面反射鏡構(gòu)成。工作介質(zhì)實現(xiàn)了粒子數(shù)反轉(zhuǎn)后就能產(chǎn)生光放大。諧振腔的作用是選擇頻率一定、方向一致的光作最優(yōu)先的放大,把其它頻率和方向的光加以抑制。激發(fā)源:要是工作物質(zhì)成為激活態(tài),需要外界激勵作用。一般有光泵式,電激勵式,化學式。工作介質(zhì)(YAG晶體)光源泵電源全反射鏡半反射鏡激光束第8頁,課件共21頁,創(chuàng)作于2023年2月處于粒子數(shù)反轉(zhuǎn)狀態(tài)的粒子體系(工作物質(zhì))。具有特定頻率的光進行放大。激光振蕩器中工作物質(zhì)發(fā)出的光不是外來的,而是工作物質(zhì)本身自發(fā)躍遷而產(chǎn)生的,即自發(fā)輻射(非受激輻射)。由于自發(fā)輻射沒有確定的頻率及傳播方向,且雜亂無章。為使自發(fā)輻射頻率單一性,就需要有一裝置來實現(xiàn),即光學諧振腔。要解決自發(fā)輻射,使其呈單一性的方法是只有在工作物質(zhì)的兩側(cè)放置兩塊反射鏡。而且兩塊反射鏡必須彼此平行,并與工作物質(zhì)的光軸垂直(見圖24)。兩個反射鏡中,一個是全反射鏡,反射有效率為99.8%,一個是半反射鏡。反射率為40%~60%。諧振腔即指兩塊反射鏡構(gòu)成的空間。在諧振腔中,初始的光輻射是來自自發(fā)輻射,即處于高能級上粒子自發(fā)輻射光子躍遷到低能級。由于這類輻射出來的光子初相位無規(guī)律地向四面八方射出。這種光不是激光。而是像點烯的一個火種——尤如生爐子點火一樣。第9頁,課件共21頁,創(chuàng)作于2023年2月自發(fā)輻射光子不斷產(chǎn)生,同時射向工作物質(zhì),再激發(fā)工作物質(zhì)產(chǎn)生很多新光子(受激輻射)。光子在傳播中一部分射到反射鏡上,另一部分則通過側(cè)面的透明物質(zhì)跑掉。光在反射鏡的作用下又回到工作物質(zhì)中,再激發(fā)高能級上的粒子向低能級躍遷,而產(chǎn)生新的光子。在這些光子中,不在沿諧振腔軸方向運動的光子。就不與腔內(nèi)的物質(zhì)作用。沿軸方向運動的光子,經(jīng)過諧振腔中的兩個反射鏡多次反射,使受激輻射的強度越來越強。促使高能級上的粒子不斷地發(fā)出光來。如果光放大到超過光損耗時(衍射、吸收、散射等損失)產(chǎn)生光的振蕩,使積累在沿軸方向的光,從部分反射鏡中射出這就形成激光。在諧振腔的反饋過程中,我們了解到光只能沿諧振腔的軸向傳播,因此激光具有很高的方向性。又由于諧振腔中兩個反射鏡之間距離不同,光在腔內(nèi)不斷地反射,得到加強。而其它波長的光在腔內(nèi)很快被衰減掉,諧振腔就可以選擇一固定波長,說明激光具有單色性。而激光的亮度高是由光放大產(chǎn)生的。第10頁,課件共21頁,創(chuàng)作于2023年2月激勵能源工作物質(zhì)全反射鏡部分反射鏡激光的產(chǎn)生過程可歸納為:激光產(chǎn)生工作物質(zhì)光子放大及振蕩其它粒子的受激輻射偶然的自發(fā)輻射粒子數(shù)反轉(zhuǎn)外界激勵光學諧振腔第11頁,課件共21頁,創(chuàng)作于2023年2月固體工作物質(zhì):摻釹釔鋁石榴石(Nd:YAG);紅寶石;釹玻璃;氣體工作物質(zhì):CO2分子氣體;He-Ne原子氣體;氬離子氣體;半導體工作物質(zhì):砷化鎵工作物質(zhì)——被激勵后能發(fā)生粒子數(shù)反轉(zhuǎn)的活性物質(zhì)激勵裝置——能使激活介質(zhì)發(fā)生粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布的能源光激勵:用脈沖光源來照射工作介質(zhì)(閃光燈、LD);電激勵:用氣體放電的辦法來利用具有動能的電子去激發(fā)介質(zhì)原子;化學激勵:應(yīng)用化學反應(yīng)方法;熱激勵:超音速絕熱膨脹法;注入式激勵:采用向半導體物質(zhì)注入大電流的方法。第12頁,課件共21頁,創(chuàng)作于2023年2月激光器內(nèi)部機構(gòu)(P4)晶體腔:產(chǎn)生最原始的激光(包含YAG晶體,LED光源,電源);全反光鏡:使光完全反射回去,增大光強度;半反射鏡:反射75%的光,只有滿足一定直線性,能量和波長的光才能通過,大約25%;Q-Switch:分X軸和Y軸,控制激光輸出能量,得到能量較強,持續(xù)時間較長的光束;功率計:量測輸出的激光能量大??;Shutter:控制激光輸出的一個開關(guān)。全反光鏡反光鏡:(越75%)Q-Switch晶體腔功率計Shutter接光纖激光器外形第13頁,課件共21頁,創(chuàng)作于2023年2月激光器內(nèi)部分解圖(P4)Q-Switch晶體腔半反鏡光纖耦合器第14頁,課件共21頁,創(chuàng)作于2023年2月第15頁,課件共21頁,創(chuàng)作于2023年2月激光刻蝕原理——以P1為例第16頁,課件共21頁,創(chuàng)作于2023年2月通過對激光器在不同功率和速度下所達到的刻蝕效果開展研究,探索激光刻蝕最佳工藝,并通過測試刻蝕前后玻璃的外觀、力學、光學特性變化確定激光刻蝕對玻璃的影響,進而探討激光刻蝕技術(shù)在ITO薄膜玻璃中的應(yīng)用。第17頁,課件共21頁,創(chuàng)作于2023年2月第18頁,課件共21頁,創(chuàng)作于2023年2月激光刻蝕的原理是:

當激光光束聚焦于幾十個微米的目標物上時,光電或者光熱作用引發(fā)一系列的化學鍵斷裂,發(fā)生的時間順序隨著材料的不同而不同。吸收性能較小的材料需要更多的幅照時間,在這段時間內(nèi)材料接收了所傳導的熱能,材料受壓、熔化,材料重新固化或者表面材料蒸發(fā),或者在碳化之前燃燒。對于吸收性能較好的材料,材料的蒸發(fā)或者粒子的燒蝕會在很短的時間內(nèi)發(fā)生。在極端的情形下,發(fā)生了爆炸性的相位改變和形成了蒸

溫馨提示

  • 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
  • 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
  • 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會有圖紙預覽,若沒有圖紙預覽就沒有圖紙。
  • 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
  • 5. 人人文庫網(wǎng)僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護處理,對用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內(nèi)容負責。
  • 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當內(nèi)容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
  • 7. 本站不保證下載資源的準確性、安全性和完整性, 同時也不承擔用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。

評論

0/150

提交評論