毫秒激光辐照单晶硅实时应力损伤的马赫-曾德尔干涉研究

"毫秒激光辐照单晶硅的在线应力损伤研究" 本文主要探讨了毫秒脉冲激光对非透明材料，特别是单晶硅，产生在线应力损伤的研究。研究团队利用光学干涉理论，通过马赫-曾德尔干涉仪来探测和分析大功率固体激光器与单晶硅相互作用时产生的应力和应变变化。马赫-曾德尔干涉是一种精确的光学测量技术，它基于光波的相干性，能够检测到微小的物理变化，如材料表面的微小位移或变形。 在实验中，研究人员首先建立了基于Comsol的仿真模型，这是一种强大的多物理场仿真软件，用于模拟材料在激光照射下的热力学行为。通过理论分析和仿真计算，他们预测了激光照射下单晶硅的应力分布和变化。随后，他们进行了实验验证，比较了实验结果与仿真结果的差异。实验数据显示，在r(x)方向上的误差在11.7%至33.91%之间，而在z(y, z)方向上的误差则在20.25%至31.34%之间。尽管存在一定的误差，但这些结果表明，马赫-曾德尔干涉法可以有效地用于测量非透明材料，如单晶硅，的在线应力。 这项研究的创新之处在于，它提供了一种新的方法来研究激光与非透明材料相互作用时的实时应力损伤和演变过程。这对于理解激光加工中的材料性能变化、优化激光加工工艺以及防止材料损伤至关重要。此外，该方法对激光加工领域的应用具有深远意义，尤其是在半导体工业中，单晶硅是重要的材料，精确掌握其在激光作用下的应力状态对于提升器件的制造质量和可靠性具有重要价值。 关键词涉及的领域包括相干光学，即研究光波相干性的光学分支，毫秒脉冲激光，这种短脉冲激光技术可以产生高能量密度，单晶硅作为电子和光电子行业的基础材料，热应力损伤指激光照射引起材料内部的热应力变化，马赫-曾德尔干涉是本文的核心技术，而在线应力则是研究的重点，即在激光作用过程中材料应力的实时监测。 这项工作为激光加工技术和材料科学的交叉领域提供了新的见解，有助于推动激光加工技术的进步，并可能为未来开发更高效、更精确的激光加工方法打下基础。