01Panduan Kertas
Bahan lutsinar (seperti kaca dan nilam) amat diperlukan dalam industri dan-penyelidikan canggih kerana sifat fizikokimianya yang sangat baik. Walau bagaimanapun, kekerasannya yang tinggi dan ciri jurang jalur yang tinggi telah menjadikan pemprosesan mekanikal sebagai cabaran-abad lamanya. Kemunculan laser femtosaat telah membawa revolusi kepada pengubahsuaian dalaman dan pemprosesan bahan lutsinar, tetapi isu seperti kelajuan pemprosesan yang perlahan dan kerentanan kepada kerosakan tekanan sentiasa menjadi halangan yang mengehadkan aplikasi industrinya (seperti keperluan 1000 lubang sesaat untuk pembuatan kaca melalui-lubang). Kertas kerja ini memperkenalkan kaedah baharu untuk penggerudian ultra-pantas bahan lutsinar yang dicapai melalui pengujaan elektronik sementara, dengan kelajuan pemprosesan dipertingkatkan sejuta kali ganda berbanding teknik penggerudian kesan tradisional.
02Ikhtisar Teks Penuh
Kajian itu mencadangkan teknik yang dipanggil 'Bessel transient selective laser absorption'. Pertama, laser picosecond yang diedarkan Gaussian-dibentuk menjadi pancaran Bessel, yang boleh merangsang pembentukan saluran pengujaan elektron yang panjang dan seragam, atau 'filamen laser', dengan satu kejadian dalam bahan lutsinar. Pembentukan saluran ini menyebabkan perubahan serta-merta dalam sifat optik bahan pada skala picosaat kepada nanosaat, bertukar daripada penebat kepada keadaan yang serupa dengan semi-logam, dengan peningkatan mendadak dalam pekali penyerapan. Pada masa yang sama, filamen laser dengan cekap dan seragam menyerap tenaga laser berdenyut panjang-mikrosaat, serta-merta memanaskan bahan dalam saluran ke titik penyejatan dan penyingkiran. Kaedah ini dengan bijak mengelakkan kesan perisai pantulan plasma yang dilihat dalam pemprosesan laser berintensiti tinggi{7}}tradisional. Akhirnya, dalam hanya berpuluh-puluh mikrosaat, lubang-melalui-berkualiti tinggi dengan diameter kira-kira 3.1 mikron dan nisbah kedalaman-hingga-diameter sehingga 322 boleh dibuat dalam kaca kuarza setebal 1mm, tanpa sebarang rekahan -mikro.
03Analisis grafik
Rajah 1 (A) menunjukkan reka bentuk laluan optik, di mana nadi laser picosaat dan nadi laser mikrosaat masing-masing dibentuk menjadi rasuk Bessel oleh prisma paksi, kemudian bersama-digabungkan secara paksi melalui pembahagi rasuk dan difokuskan pada sampel bahan lutsinar. Rajah 1 (B) mendedahkan proses fizikal semasa pemesinan: Langkah pertama, laser picosecond mendorong saluran pengujaan elektron yang panjang dan seragam di dalam bahan; Langkah kedua, tenaga laser mikrosaat berikutnya diserap secara terpilih oleh saluran ini, mencapai penyingkiran bahan serta-merta dan seragam, akhirnya membentuk lubang-melalui dengan nisbah bidang yang tinggi.
Rajah 2 secara intuitif menunjukkan mekanisme fizikal teras melalui{1}}teknologi pengimejan kuar pam. Nadi Bessel dengan lebar nadi 5 ps menginduksi filamen dalam kaca kuarza, membolehkan pembentukan stabil saluran pengujaan seragam melebihi 1 mm panjang dalam 10 ps. Lebih penting lagi, saluran ini, yang mempunyai pekali penyerapan yang tinggi, boleh wujud secara stabil sekurang-kurangnya 1.8 ns, jauh lebih lama daripada masa kelonggaran kekisi-elektron, mengekalkan plasma dalam-keadaan tenaga tinggi dan menyediakan keadaan yang mencukupi untuk penyerapan terpilih bagi denyutan mikrosaat berikutnya.
Rajah 3 menunjukkan morfologi lubang tahap-mikro. Dalam kaca kuarza setebal 1mm, ia hanya mengambil masa 20 mikrosaat untuk memproses lubang tembus-dengan diameter kira-kira 3.1 µm, dengan nisbah kedalaman-hingga-diameter setinggi 322. Pandangan sisi menunjukkan bahawa saluran itu lurus dan tanpa tirus, dengan dinding lubang licin atau retakan mikro yang sangat tinggi dan bebas daripada serpihan. Dengan melaraskan lebar nadi laser mikrosaat, diameter lubang juga boleh dilaraskan pada tahap tertentu.
Rajah 4 menunjukkan kesejagatan dan potensi aplikasi industri teknologi ini. Selain kaca kuarza, kaedah ini juga telah berjaya digunakan pada pelbagai bahan lutsinar yang biasa digunakan seperti kaca borosilikat dan soda-kaca kapur. Dengan membetulkan laser dan menggunakan-platform bergerak berkelajuan tinggi, adalah mungkin untuk mencapai kecekapan ultra-tinggi sebanyak 1,000 lubang sesaat, menghasilkan ribuan seragam melalui-tatasusunan lubang dengan pasti.
04 Ringkasan
Penyelidikan dalam artikel ini telah mencapai satu inovasi dalam bidang pemprosesan laser melalui teknologi pengujaan elektronik sementara. Dengan bijak memisahkan dua proses fizikal 'pengujaan elektron' dan 'penyingkiran bahan', dan memberikannya kepada dua denyutan laser picosaat dan mikrosaat yang diselaraskan secara sementara, ia berjaya mengatasi masalah asas kelajuan perlahan dan penggunaan tenaga rendah dalam pemprosesan laser ultrafast tradisional, meningkatkan kecekapan penggerudian sebanyak sejuta kali ganda. Teknologi ini bukan sahaja mendayakan nisbah aspek ultra-berkualiti tinggi-dan tinggi melalui-pembuatan lubang dalam milimeter-bahan lutsinar tebal, tetapi juga menunjukkan kesejagatannya merentas pelbagai bahan dan potensi besar untuk-pengeluaran besar-besaran. Kejayaan ini dijangka memberi impak yang mendalam dalam bidang seperti pembungkusan semikonduktor, aplikasi bioperubatan dan-penyelidikan saintifik termaju.
