研究进展
聚焦条件对水下飞秒激光微沟槽加工质量和气泡行为的影响及机理

我中心研究生田文涛,王成金,王志文老师和郑宏宇教授在Optics and Laser Technology期刊上发表了题为“Effects and mechanism of focusing condition on machining quality and bubble behaviors in femtosecond laser micro-grooving of silicon wafer in liquiddoi.org/10.1016/j.optlastec.2023.110101的论文。

研究了液体辅助飞秒激光在不同聚焦条件下对微沟槽加工质量和气泡行为(包括空化气泡和持久气泡)的影响及其机理。首先,发现在负离焦条件下,微槽的宽度和深度均匀,相较于正离焦条件,增加了100%125%。其次,通过时间分辨阴影成像系统捕获了空化气泡的时间演化图像,结果显示在负离焦条件下诱导的空化气泡半径和寿命分别增加了71%100%,空化气泡半径的时间演化曲线与瑞利分布相吻合,而正离焦条件下诱导的空化气泡半径呈不规则波动。第三,负离焦条件下诱导的持久气泡呈向后齐平趋势,有助于形成有倾向性的液体流动,而正离焦条件下诱导的持久气泡占据了激光传输路径,对后续激光脉冲产生干扰。最后,讨论了正、负离焦条件下激光传输机理的差异,并确认负离焦条件是一种稳定、高效的加工方法。通过对气泡行为的综合研究,建立了聚焦条件与液体辅助激光切割加工质量之间的关系。