激光蚀刻原理电子教案.ppt

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激光刻蚀原理;目录;激光产生原理;原子结构模型;3.激光产生理论介绍 3-1 激光在产生过程中始终伴随着以下三种状态: a. 受激吸收(简称吸收):处于较低能级的粒子在受到外界的激发,吸收了能量时,跃迁到 与此能量相对应的较高能级。;c. 受激辐射(激光): 当频率为=ν(E2-E1)/h的光子入射时,会引发粒子以一定的概率,迅 速地从能级E2跃迁到能级E1,同时辐射一个与外来光子频率、相位、偏振态以及传播方向都 相同的光子。 ;4.晶体腔:工作物质,谐振腔,激发源 工作物质:使受激辐射成为介质中的主导过程,必要条件是在介质中造成离子数反转分布,即使介质激活。例如:掺钕钇铝石榴石(Nd:YAG)YAG激光晶体。 谐振腔:加强介质中的受激辐射,通常由两块与工作介质轴线垂直的平面或凹球面反射镜构成。工作介质实现了粒子数反转后就能产生光放大。谐振腔的作用是选择频率一定、方向一致的光作最优先的放大,把其它频率和方向的光加以抑制。 激发源:要是工作物质成为激活态,需要外界激励作用。一般有光泵式,电激励式,化学式。;处于粒子数反转状态的粒子体系(工作物质)。具有特定频率的光进行放大。激光振荡器中工作物质发出的光不是外来的,而是工作物质本身自发跃迁而产生的,即自发辐射(非受激辐射)。由于自发辐射没有确定的频率及传播方向,且杂乱无章。为使自发辐射频率单一性,就需要有一装置来实现,即光学谐振腔。 要解决自发辐射,使其呈单一性的方法是只有在工作物质的两侧放置两块反射镜。而且两块反射镜必须彼此平行,并与工作物质的光轴垂直(见图24)。两个反射镜中,一个是全反射镜,反射有效率为99.8%,一个是半反射镜。反射率为40%~60%。谐振腔即指两块反射镜构成的空间。在谐振腔中,初始的光辐射是来自自发辐射,即处于高能级上粒子自发辐射光子跃迁到低能级。由于这类辐射出来的光子初相位无规律地向四面八方射出。这种光不是激光。而是像点烯的一个火种——尤如生炉子点火一样。 ;自发辐射光子不断产生,同时射向工作物质,再激发工作物质产生很多新光子(受激辐射)。光??在传播中一部分射到反射镜上,另一部分则通过侧面的透明物质跑掉。光在反射镜的作用下又回到工作物质中,再激发高能级上的粒子向低能级跃迁,而产生新的光子。在这些光子中,不在沿谐振腔轴方向运动的光子。就不与腔内的物质作用。沿轴方向运动的光子,经过谐振腔中的两个反射镜多次反射,使受激辐射的强度越来越强。促使高能级上的粒子不断地发出光来。如果光放大到超过光损耗时(衍射、吸收、散射等损失)产生光的振荡,使积累在沿轴方向的光,从部分反射镜中射出这就形成激光。 在谐振腔的反馈过程中,我们了解到光只能沿谐振腔的轴向传播,因此激光具有很高的方向性。又由于谐振腔中两个反射镜之间距离不同,光在腔内不断地反射,得到加强。而其它波长的光在腔内很快被衰减掉,谐振腔就可以选择一固定波长,说明激光具有单色性。而激光的亮度高是由光放大产生的。 ;;固体工作物质:掺钕钇铝石榴石(Nd:YAG);红宝石;钕玻璃; 气体工作物质:CO2分子气体;He-Ne原子气体;氩离子气体; 半导体工作物质:砷化镓;激光器内部机构(P4);激光器内部分解图(P4);激光刻蚀原理——以P1为例;通过对激光器在不同功率和速度下所达到的刻蚀效果开展研究, 探索激光刻蚀最佳工艺, 并通过测试刻蚀前后玻璃的外观、力学、光学特性变化确定激光刻蚀对玻璃的影响, 进而探讨激光刻蚀技术在IT O 薄膜玻璃中的应用。;激光刻蚀的原理是: 当激光光束聚焦于几十个微米的目标物上时, 光电或者光热作用引发一系列的化学 键断裂, 发生的时间顺序随着材料的不同而不同。吸收性能较小的材料需要更多的幅照时间, 在这段时间内材料接收了所传导的热能, 材料受压、熔化, 材料重新固化或者表面材料蒸发, 或者在碳化之前燃烧。对于吸收性能较好的材料, 材料的蒸发或者粒子的烧蚀会在很短的时间内发生。在极端的情形下, 发生了爆炸性的相位改变和形成了蒸发材料的冲击波。激光刻蚀薄膜就是选择一个激光波长, 在这个波长上使被刻蚀的薄膜材料有最大的吸收率, 而薄膜衬底有较大的透过率和反射率。在薄膜厚度一定的情况下, 激光器的工作功率与刻蚀速度是刻蚀薄膜过程中的关键控制参数。;谢谢!

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