40kHz CO2激光下超薄熔石英玻璃热熔焊接工艺优化

本文主要探讨了使用小功率40 kHz的二氧化碳(CO2)脉冲激光技术在超薄熔石英玻璃与熔石英毛细管端面的热熔焊接工艺中的应用。针对25微米厚度的超薄熔石英玻璃，研究了不同参数如占空比(即脉冲激光功率的比例)、离焦激光预热和离焦激光退火对其焊接效果的影响。 首先，实验结果显示，当占空比达到37%时，可以实现超薄熔石英玻璃与毛细管端面的无气化穿孔、密封且牢固的焊接。这意味着在这个功率控制下，激光能量被有效地传输到材料表面，避免了过热导致的材料表面气化或破裂。 其次，离焦激光预热环节中，占空比为20%并配合2毫米的正离焦距离，对于减少焊接过程中的裂纹和裂缝至关重要。这表明适当的预热可以帮助均匀加热，减小热应力，从而提升焊接质量。 进一步的研究发现，负离焦（-2毫米）的脉冲激光退火步骤在缓解热熔焊接后产生的残余热应力方面起着决定性的作用。通过退火处理，可以有效降低应力集中，防止器件性能下降，并提高熔石英器件的整体稳定性。 具体的应用实例中，激光焊接后的光纤法布里-珀罗传感器，其压力和温度测量的线性度分别高达0.9995和0.9991，显示出极高的精度和重复性。这证明了激光焊接技术对熔石英玻璃制造的精密传感器具有显著的优势。 本文不仅提供了超薄熔石英玻璃热熔焊接的关键工艺参数优化，还展示了激光技术在精细制造业中的实际应用价值，尤其是在高质量传感器制作中的重要作用。这对于推动熔石英玻璃在光学、传感等领域的发展具有重要意义。