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槐花村人

2010-08-09 13:31

準(zhǔn)分子激光器應(yīng)用范圍日益擴(kuò)大

準(zhǔn)分子激光器具有獨(dú)特的材料加工特性，這一特性使得其應(yīng)用范圍日益擴(kuò)大。

與其他氣體激光器不同，準(zhǔn)分子激光器在應(yīng)用方面的數(shù)目和種類不斷的增多。這是因?yàn)�，�?zhǔn)分子激光器所獨(dú)有的特性和性能，這使得準(zhǔn)分子激光器能滿足很多的材料加工的需要。其獨(dú)有的特性也使得它很好的被用于新興的技術(shù)中。目前，主要有兩個(gè)方面應(yīng)用：1) 材料的切除 2) 光學(xué)材料的加工，尤其是打孔，劃線，微加工，和其他方面的加工，在這些加工中，其特征尺寸縮小且超出了機(jī)械加工的范圍。準(zhǔn)分子材料切除的本質(zhì)是光燒蝕，它幾乎沒有熱影響區(qū)域，而且使用準(zhǔn)分子時(shí)，切口干凈而且輪廓分明。這些特點(diǎn)使得它十分適合進(jìn)行亞微米范圍的微加工。此外，短波長的紫外(UV)準(zhǔn)分子輻射很容易被許多材料所吸收，使得它不論對硬質(zhì)材料(如,硅和陶瓷)還是對軟質(zhì)聚合物都能進(jìn)行有效加工。紫外準(zhǔn)分子激光波長的范圍較廣，這意味著，基本上對于任何需要加工的材料都能夠找到合適的波長。大型的多模平頂準(zhǔn)分子光束讓大面積圖案制作所需的光束整形和掩膜技術(shù)成為可能，使得加工效率更高，且能得到復(fù)雜的三維圖案。

目前，準(zhǔn)分子激光器有三個(gè)主要的用途：LASIK眼科手術(shù)，平板顯示器退火，和半導(dǎo)體微光刻。不過，準(zhǔn)分子市場的其他部分也是很重要的，包括了許多不同的加工和行業(yè)，從對眼鏡打標(biāo)到加工柴油機(jī)汽缸套，到電子工業(yè)中的打孔都使用了該技術(shù)。然而，這“三大”主要的應(yīng)用有專門的模型，這些模型被優(yōu)化以滿足行業(yè)中已很好確立的性能參數(shù)，在大量不同的應(yīng)用中對激光條件有著廣泛且多樣的要求。這是因?yàn)閷τ谝粋€(gè)給定的材料和波長，要進(jìn)行有效的材料加工就需要在主要的準(zhǔn)分子激光性能，脈沖能量(對加工對象的影響)，和重復(fù)頻率之間得到正確的平衡。

選擇能量還是重復(fù)頻率？

起初，大部分工業(yè)準(zhǔn)分子激光器的主要特點(diǎn)是：合適的重復(fù)頻率處(幾百Hz)，激光脈沖能量很高(幾百個(gè)mJ)；或者是高重復(fù)頻率(100 Hz-2 Hz)而能量為幾個(gè)mJ。但是，平板顯示器制造中低溫多晶硅(LTPS)退火技術(shù)的成熟推進(jìn)了高重復(fù)頻率(達(dá)300 Hz)、高脈沖能量(>1 J)激光器的發(fā)展，這些技術(shù)目前也被用在微加工應(yīng)用中。例如，可以直接對薄膜進(jìn)行圖案處理，這主要用于電子工業(yè)。

另一個(gè)重要的方向是節(jié)約成本的“迷你”準(zhǔn)分子激光器的開發(fā)和不斷進(jìn)步，該激光器提供的激光能量約為10 mJ，重復(fù)頻率最大值為幾百個(gè)Hz或者更大，光束高度僅為9-10 mm，整個(gè)裝置很小�，F(xiàn)在，這些激光器運(yùn)行起來十分劃算，因?yàn)槠渲饕M(jìn)步在于電極(管)的壽命長，整體效率高，補(bǔ)充氣體的間隔時(shí)間長。此外，這些激光器使用的氣體量更小，并且可以使用小直徑的光束傳輸裝置。