文档介绍：分类号: 学校单位代码:10446
硕士学位论文
论文题目:飞秒激光与透明晶体作用机理
及微加工可行性研究
研究生姓名: 蔡君古
学科、专业: 光学
研究方向: 偏光物理学理论与器件设计
导师姓名、职称: 宋连科教授
论文完成时间: 2012 年 3 月
曲阜师范大学研究生学位论文原创性说明
(根据学位论文类型相应地在“□”划“√”)
本人郑重声明:此处所提交的博士□/硕士□论文《飞秒激光与透明晶体作用
机理及微加工可行性研究》,是本人在导师指导下,在曲阜师范大学攻读博
士□/硕士□学位期间独立进行研究工作所取得的成果。论文中除注明部分外
不包含他人已经发表或撰写的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的
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作者签名: 日期:
曲阜师范大学研究生学位论文使用授权书
(根据学位论文类型相应地在“□”划“√”)
《飞秒激光与透明晶体作用机理及微加工可行性研究》系本人在曲阜师
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存论文,可以公开发表论文的全部或部分内容。
作者签名: 日期:
导师签名: 日期:
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摘要
近年来,由于飞秒激光烧蚀透明材料时所独有的特性,使得飞秒激光对透明材料的微
加工研究成为了人们广泛关注的焦点,但多集中于研究与玻璃、石英、晶体等一些硬质材
料相互作用,而对传统的容易解理材料,如冰洲石、云母晶体等的损伤阈值和微加工研究
还鲜有报道。尤其是云母材料切割、钻孔加工技术还存在诸多的技术问题难以解决,严重
制约了此优质光学双折射材料的利用。因此,研究飞秒激光与云母晶体的相互作用有着非
常重要的实际意义,这一研究项目也得到了省主管部门的资金支持。
本论文对飞秒激光微加工云母晶体进行了部分的理论与实验研究工作,主要包括以下
几个部分的内容:
(1)介绍了飞秒激光与透明材料的微细加工研究现状,总结探讨了飞秒激光烧蚀透
明材料的物理机制,其中,重点讨论了雪崩电离及多光子电离的过程,理论分析了激光脉
冲烧蚀透明材料的烧蚀阈值、烧蚀深度与脉宽和光子能量之间的关系。
(2)实验测量了飞秒激光烧蚀不同厚度的云母材料的损伤阈值,研究了材料厚度与
损伤阈值的关系,验证了飞秒激光与透明材料相互作用的多光子电离损伤机制,得出了损
伤阈值与材料的厚度无关,而只与材料本身的性质有关的结论,并为飞秒激光微加工透明
晶体的研究打下了基础。
(3)利用飞秒激光对云母晶体进行微加工可行性实验研究,并尝试了制备微型实验
器件的研究工作;针对云母材料孔加工技术,详细比较了飞秒激光孔加工与机械孔加工这
两种工艺之间的优劣性。
本文的主要创新点如下:
(1)首次提出通过云母晶体的飞秒激光能量透射比的迅速变化来判断材料损伤阈值
点的观点,并利用这一方法测量了厚度在45μm~138μm内的云母晶体的损伤阈值。实验发
现,在特定脉宽的飞秒脉冲激光作用下,其损伤阈值与材料的厚度无关,而只与材料本身
的性质有关。
(2)研究了飞秒激光对云母材料孔加工工艺的可行性,实验结果表明,其具有传统
的机械孔加工云母材料所无可比拟的优势。成功用飞秒激光加工出了直径小到了几百微米
的微小型云母波片,为将来云母材料微型化的应用提供了重要的借鉴意义。
关键词:激光技术;飞秒激光;云母晶体;损伤阈值;微加工
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Abstract
Recently, because of the unique characteristics of femtosecond laser ablate transparent
materials, using femtosecond laser to transparent materials e the focus of people widely
concern about. People are more focused on researching the interaction between femtosecond
laser and some materials