基于短脉冲激光束干涉的硅表面亚微米结构加工工艺

摘要

激光干涉加工是一种实现周期性微纳米结构制造的高效、低成本加工的新工艺。研究硅表面亚微米结构多激光束干涉加工工艺。分析多光束干涉光强分布的周期性分布特征,多光束干涉光强分布可在微小区域内获得高分辨率的光强分布,有利于高质量的周期性微结构的加工。采用基于二维位相光栅分束方法的四光束干涉试验系统,采用纳秒短脉冲激光束,以单晶硅材料为研究对象,进行多光束干涉试验。试验结果表明,采用四光束干涉,可在硅材料表明加工出周期性亚微米圆点锥状阵列结构,并且周期性规律与光强分布相同;结合短脉冲激光材料去除中熔化、汽化、直接汽化三个临界阈值,分析四光束干涉圆点阵列结构的形成机理;当脉冲数量增加时,圆点阵列高度增大并逐渐饱和,当脉冲数目较多时,在圆点顶部会产生由于表明张力引起熔池流动形成的微小圆粒。