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玻璃材料激光加工技术的研究进展

2021-06-24庞继伟蔡玉奎

激光技术 2021年4期

庞继伟,王 超,蔡玉奎,3*

(1.山东职业学院 智能制造学院,济南 250100;2.山东大学 机械工程学院,济南 250000;3. 山东大学 深圳研究院,深圳 518000)

引 言

玻璃材料因其独特的理化性质(良好的化学稳定性、热力学特性、透光性和生物相容性等)广泛应用于传感器、半导体、生物医学、生物化学、微机电系统、芯片实验室设备、光通信及光存储设备等领域的关键部件制造[1]。但由于其硬脆性的特点,采用常规的机械或化学加工方法在进行刻蚀、制孔、焊接等加工时易产生裂纹破损和各种缺陷,且加工效率低下。激光技术作为一种新型的特种加工方法,可将高能脉冲精准聚焦到待加工玻璃材料表面或内部,使材料瞬间熔化或气化,实现非接触加工。与常规加工方式相比,具有非接触、加工效率及精度高、柔性高等优点,在玻璃材料加工领域已有广泛的应用与研究。本文中从激光加工玻璃的4种典型工艺(激光刻蚀、激光打孔、激光焊接及激光制备功能结构)入手,总结归纳了各种激光加工玻璃工艺基本原理以及最新研究进展,旨在推动激光加工技术在玻璃加工领域的进一步应用,为进一步的研究和发展方向提供有价值的参考。

1 激光刻蚀

与传统刻蚀方法相比,激光刻蚀具有非接触、柔性化、加工速度快、无噪声、可聚焦到激光波长级的极小光斑等优点。目前,常用的激光刻蚀方法有:激光直写刻蚀法、激光诱导等离子体刻蚀法、激光诱导背部湿法刻蚀。

1.1 激光直写刻蚀

激光直写刻蚀玻璃方法,按激光波长不同主要分为红外和紫外激光刻蚀法,而按照激光脉宽不同则可分为:连续激光刻蚀;……

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