極紫外激光加工，告別棘手的熱變形

日本產業技術綜合研究所（以下簡稱 「產綜研」）與東京大學和早稻田大學合作，利用極紫外飛秒激光實現了對合成石英進行熱影響非常小的激光加工。

在採用更短脈衝和更短波長激光的新一代激光加工中，明確加工原理以及通過掌握加工特性實現熱影響小的非熱加工至關重要。

此次，研發小組利用極紫外飛秒激光加工了合成石英，確定了加工特性中比較重要的有效吸收長度和損傷閾值，同時還明確了加工的形態。有助於查明玻璃材料等的激光加工機理和探索最佳加工條件。詳細研究內容發表於2018年10月22日美國物理學會發行的學術期刊《應用物理學快報》（Applied Physics Letters）的在線版上。

圖1：利用極紫外飛秒激光加工合成石英時的熱影響評估和加工概念圖

為了評估加工形態，研發小組利用極紫外飛秒激光的多脈衝照射進行了深挖加工，觀察了加工形成的凹坑表面，未發現加工造成的裂紋。圖2左側是加工後利用掃描型離子顯微鏡觀察的截面圖像，右側以概念圖的方式顯示了有無熱影響時激光加工端截面的差異。圖2中的淡灰色部分是為了方便用掃描型離子顯微鏡觀察截面而使用的塗層材料。

圖2：加工後利用掃描型離子顯微鏡觀察的截面圖像（左）和加工端截面熱影響的概念圖（右）為了利用掃描型離子顯微鏡觀察截面，對加工痕迹塗敷了特殊材料。

在實施極紫外飛秒激光加工後的加工截面顯微鏡圖像中，未觀察到應用激光照射進行熱熔化時常見的隆起。另外，用激光顯微鏡從材料上面觀察極紫外飛秒激光和近紅外飛秒激光的照射痕迹（部分）時發現，極紫外激光實現了無裂紋的加工（圖3）。綜上所述，利用極紫外飛秒激光可實現熱影響非常小的激光加工，能提供合成石英加工中最高品質的凹坑加工。

圖3：用激光顯微鏡從材料上面觀察極紫外飛秒激光加工（左）和近紅外飛秒激光加工（右）的照射痕迹（部分）時的顯微鏡圖像

文 JST客觀日本編輯部

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