【摘 要】
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在飞秒激光打孔硅材料过程中,为了得到表面等离子体效应和激光烧蚀形成的孔洞对后续激光能量在孔内分布的影响,建立理论模型及设计多脉冲烧蚀实验。理论计算得到的损伤阈值为
【机 构】
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(电子工程学院 脉冲功率激光技术国家重点实验室; 合肥 230037);
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在飞秒激光打孔硅材料过程中,为了得到表面等离子体效应和激光烧蚀形成的孔洞对后续激光能量在孔内分布的影响,建立理论模型及设计多脉冲烧蚀实验。理论计算得到的损伤阈值为0.21J/cm2,符合实验模型测得的阈值0.20J/cm2~0.25J/cm2。当载流子密度达到临界值Ncr,等离子体的激发会导致表面反射率短时间内急剧上升。入射激光通量从0.5J/cm2增大到3.0J/cm2,烧蚀深度逐渐增大并趋于约1.1um,同时脉宽从150fs减小到50fs,烧蚀结构类似于椭圆形烧蚀轮廓。后续激光脉冲辐照在已形成的孔洞上时,基于时域有限差分法(FDTD),控制光束与孔壁的夹角从79oC到49oC,激光能量越接近孔底中心,更易引发该范围内的等离子体激发;且在不同偏振态光束辐照下,孔底的能量分布不同会造成相应特殊的烧蚀形貌。增大激光通量和减小脉冲宽度获得理想的初始孔洞结构,可使后续脉冲能量集中孔底中心区域,打孔效果更好。
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