激光诱导化学反应刻蚀石英玻璃的实验研究摘要
针对目前常用的超短脉冲激光加工、激光诱导等离子加工、纳秒紫外激光加工石英玻璃刻蚀率低下的问题,提出一种能够大范围、高刻蚀率、低裂损刻蚀石英玻璃的新方法,即利用1064nm红外激光诱导Ba(OH)_2化学反应刻蚀。本文主要从不同能量密度激光诱导化学反应刻蚀机理进行分析,实验表明,当激光能量密度超过16 J/cm~2时,石英玻璃被刻蚀;当激光能量密度在16~24 J/cm~2之间时,仅物理作用去蚀石英玻璃,故刻蚀率随激光能量变化较小;当激光能量密度在24~42 J/cm~2之间时,刻蚀率随激光能量密度变化较大,该阶段Ba(OH)_2以及其分解生成的Ba O在高温条件下都与石英玻璃主要成分SiO_2发生化学反应并生成Ba SiO_3,故刻蚀率较高;激光能量密度在42~46 J/cm~2时,化学反应速率趋于饱和,故该阶段刻蚀率随激光能量密度变化较小。
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