水下纳秒脉冲激光掩模微细刻蚀：高效与高精度

"水下纳秒脉冲激光的掩模微细刻蚀加工" 这篇论文探讨了水下纳秒脉冲激光在微细加工领域的应用，尤其是利用掩模进行微细刻蚀的技术。作者张朝阳、陈飞和王耀民来自江苏大学机械工程学院，他们提出了一种新的加工方法，该方法在激光传输路径中引入掩模板，通过水下纳秒脉冲激光实现掩模图形的缩映加工，以提高加工效率。 相较于飞秒激光微细加工，这种技术的优势在于能显著提升加工速度，同时掩模保证了加工精度。实验在所建立的系统中进行，分别在纯水和盐溶液中实施加工，水流帮助散去激光辐射产生的多余热量，减少了热影响区。此外，水下激光辐照还会引发光学击穿，产生等离子体冲击波，这种现象在水的约束下加强，显示出冲击波力学效应。 论文强调了热力学复合效应在金属材料表面加工中的作用，它导致材料去除和变形，从而实现微细刻蚀。在15%的NaNO3溶液中，结合光化学反应，研究人员成功实现了线宽约100微米、热影响区小且形状精度高的微细刻蚀加工。 微细加工技术是微机电系统（MEMS）的关键技术，近年来发展迅速，具有广泛的应用前景。纳秒脉冲激光加工因其非接触性质、对环境要求较低和良好的加工特性而备受青睐。尽管飞秒激光在精度上更具优势，但由于其需要逐点加工，效率较低，尤其在批量加工时，机构运动误差可能影响一致性。 文章中提出的水下纳秒脉冲激光掩模微细刻蚀工艺解决了这一问题，通过掩模和激光聚焦，能在单次照射中完成较大区域的加工，提高了加工效率并保持了精度。这种方法对于制造复杂微细结构，尤其是在需要批量生产的情况下，具有重要的实际意义。