飞秒激光刻蚀技术：石英玻璃微槽制造新突破

"飞秒激光在石英玻璃表面刻蚀微槽的研究" 这篇研究论文详细探讨了使用飞秒激光技术在石英玻璃上制造微槽的过程和影响因素。飞秒激光是一种具有极短脉冲持续时间（388飞秒，即388fs）的激光，其波长为1040纳米，重复频率为100千赫兹。这种高精度的激光工具在精密加工领域具有广泛应用，尤其是在微纳制造中。 首先，研究者通过面积推算法确定了石英玻璃的损伤阈值，这是决定激光能否在材料表面产生有效加工而不引起破坏的关键参数。实验结果显示，石英玻璃的损伤阈值为10.61焦耳/平方厘米（J/cm²）。了解这一阈值对于控制激光刻蚀过程中的能量输入至关重要，以避免对材料造成不必要的损伤或热影响区。 接着，研究人员采用了单线刻蚀法，这种方法涉及调整激光的单脉冲能量、扫描速度和扫描次数来控制微槽的深度和宽度。他们发现，激光单脉冲能量是影响微槽深宽比的主导因素。增加激光能量可以增加微槽的深度，而改变扫描速度和次数则影响槽的宽度。通过实验，他们发现在特定条件下，即激光单脉冲能量为110微焦耳（μJ），扫描速度为100毫米/秒（mm/s），扫描次数为30次时，可以形成高质量的微槽，其宽度为50微米（μm），深宽比高达5.4。高深宽比对于某些应用，如微流控器件、光子学组件和微机械结构，是至关重要的，因为它提供了更好的结构稳定性。 此外，为了进一步提高微槽的深宽比，研究者利用激光扫描振镜并实施了螺旋环切法。这种方法通过改变激光路径，使得激光能量更均匀地分布在整个槽壁上，从而有效地加深了微槽的深度，同时保持了槽的宽度，进而增大了深宽比。 这篇研究展示了飞秒激光在石英玻璃微加工领域的潜力，特别是在制造大深宽比微槽方面。通过对激光参数的精确控制，可以实现对微结构的精细定制，这对于微电子、光学和生物医学等领域的微系统制造具有重要意义。关键词包括激光光学、飞秒激光加工、石英玻璃、微槽和损伤阈值，这些都是该研究领域的核心概念。