水辅助矢量激光表面加工特性的实验研究

来源：激光技术杂志2025年第4期北京时间：

作者：许佳康, 王吉明, 欧盛美, 王建磊

摘要：为了研究水辅助下调控矢量光场在硅片表面的加工特性，搭建了调控纳秒矢量激光水辅助表面加工系统。采用Nd:YAG脉冲调Q激光器，对厚度为3 mm的单晶硅进行激光打孔实验，在静水和水射流辅助下，对矢量激光的脉冲次数、光束的偏振态、拓扑荷数以及水流流量对单晶硅表面加工的影响进行了系统研究。结果表明，在水辅助的情况下，热影响区和重铸层的影响基本消失，矢量光束相较于线偏振光，在高脉冲次数下会获得更大孔径；高拓扑荷数的广义柱矢量偏振光与径向和角向偏振光相比，打孔更为光滑；在水射流辅助的情况下，当水流流量超过0.8 L/min时，激光加工的孔的圆对称性会有所破坏，广义柱矢量偏振光相较于径向与角向偏振光能够更好保持孔的圆对称性。将水辅助与矢量激光相结合，可以完成更多精密加工的工作，在工业加工中具有实际应用的价值。

关键词：激光技术, 矢量光场, 表面加工, 水射流