飞秒激光刻蚀石英工艺研究

来源：激光与红外杂志2022年第12期北京时间：

作者：何魁魁

单位：1.武汉理工大学 光纤传感技术国家工程实验室,湖北 武汉 430070；2.歌尔股份有限公司,山东 潍坊 261031；

摘要：为了探究石英晶体飞秒激光刻蚀工艺,本文使用波长为1030nm、重复频率20kHz、脉冲宽度290 fs的飞秒激光系统研究了飞秒激光参数、定焦点与变焦点扫描以及飞秒激光裂片技术对刻蚀石英材料的影响。首先研究了飞秒激光扫描次数、扫描速度及离焦量对刻蚀石英微槽的影响规律。其次对比分析了定焦点扫描与变焦点扫描对微槽形貌的影响,最后研究了飞秒激光裂片石英材料技术。研究表明,在激光单脉冲能量为60 μJ,扫描速度4mm/s,扫描次数为50条件下获得槽宽为32μm,深宽比达22的石英微槽；相较于定焦点扫描,变焦点扫描时微槽侧壁趋近于直壁状态,微槽壁面角从56°降低至34°；当扫描次数增加到一定程度时会在微槽底部诱导裂纹的产生,微裂纹进一步扩展形成切面,裂纹扩展区切面质量明显高于飞秒激光烧蚀区。

关键词：飞秒激光;微加工工艺;石英晶片;飞秒激光裂片;变焦点扫描

基金资助：国家自然科学基金项目(No.51975442)资助。