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超短激光制備單晶硅光柵結(jié)構(gòu)的熱積累效應(yīng)和實(shí)驗(yàn)研究
關(guān)鍵詞：超短激光 熱積累效應(yīng) 雙溫方程 單晶硅燒蝕 光柵結(jié)構(gòu)
摘要：針對超短激光輻照單晶硅材料制備光柵結(jié)構(gòu)存在表面裂紋的缺陷,采用雙溫模型數(shù)值模擬出熱積累效應(yīng),并且實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證不同加工參數(shù)下制備的單晶硅表面光柵結(jié)構(gòu)的表面質(zhì)量。數(shù)值模擬出不同超短激光功率下電子溫度和晶格溫度的變化規(guī)律,通過調(diào)節(jié)不同的加工參數(shù)制備出單晶硅表面光柵結(jié)構(gòu)溝槽,采用超景深三維顯微鏡對其表面形貌分析。結(jié)果表明:當(dāng)超短激光的輸出功率增大時(shí),激光熱馳豫時(shí)間變大,增大了非平衡狀態(tài)下激光的燒蝕強(qiáng)度。單晶硅表面的不平整凹坑造成超短激光的反射和散射,從而使得燒蝕后存在凹坑,造成單晶硅表面的損傷溶蝕。當(dāng)加工速度和加工次數(shù)一定時(shí),增大激光的輸出功率可以提高超短激光制備光柵結(jié)構(gòu)的加工效率,但過大的激光功率反而造成光柵結(jié)構(gòu)溝槽兩側(cè)出現(xiàn)溶蝕凹坑。
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