基于高斯脉冲的激光刻蚀CVD金刚石研究

• 作者: 陈妮 闫博 李振军 李亮 何宁
• 来源期刊: 中国激光
• 关键词: 激光技术 纳秒激光加工 金刚石 高斯脉冲 点/线刻蚀
• 年，卷（期）: 2020,（12）
• 所属期刊栏目: 激光制造|Laser Manufacturing
• 页码范围: 119-126
• 页数: 8页
• 分类号: TG70
• 语种: 中文
• DOI: 10.3788/CJL202047.1202007

摘要

构建了高斯脉冲激光线刻蚀能量密度分布模型,研究了激光功率和脉冲数对化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition,CVD)金刚石表面上的点/线尺寸的影响规律,得到了能量在材料表面的扩散机理及刻蚀面组分,并在此基础上进行了激光面刻蚀.结果表明:高斯单脉冲激光作用下刻蚀轮廓近似为高斯曲面,间接证明了激光束在材料表面作用的能量呈高斯分布,且刻蚀面由金刚石、石墨和杂化物质构成,CVD金刚石表面的脉冲点刻蚀深度和宽度都随着激光功率和脉冲数的增大而增大.激光功率对CVD金刚石表面线刻蚀程度的影响较大,当功率值增大12 W时,刻蚀宽度和侧面扫入深度分别增大23.32 μm和346.04 μm;激光扫描速度则对CVD金刚石表面线刻蚀程度的影响相对较小,当扫描速度增大49.8 mm/s时,刻蚀宽度和侧面扫入深度分别减小了6.35μm和70 μm.在功率为3 W、扫描速度为50 mm/s和扫描间距为2 μm的条件下进行了激光面刻蚀,刻蚀深度为9.71 μm,表面粗糙度为1.10μm.