01 Vodič za papir
Prozirni materijali (kao što su staklo i safir) nezamjenjivi su u industriji i-suvremenim istraživanjima zbog svojih izvrsnih fizikalno-kemijskih svojstava. Međutim, njihova visoka tvrdoća i karakteristike velikog razmaka među pojasevima učinile su mehaničku obradu izazovom starim stoljećima. Pojava femtosekundnih lasera donijela je revoluciju u internu modifikaciju i obradu prozirnih materijala, ali problemi kao što su spora brzina obrade i osjetljivost na oštećenja od naprezanja uvijek su bili uska grla koja su ograničavala njihovu industrijsku primjenu (kao što je zahtjev od 1000 rupa u sekundi za proizvodnju staklenih-rupa). Ovaj rad uvodi novu metodu za ultra{7}}brzo bušenje prozirnih materijala postignutu prolaznom elektronskom pobudom, s brzinama obrade koji su milijun puta poboljšani u usporedbi s tradicionalnim tehnikama udarnog bušenja.
02 Pregled cjelovitog teksta
Studija predlaže tehniku nazvanu 'Besselova prolazna selektivna laserska apsorpcija'. Prvo, Gaussov-distribuirani pikosekundni laser oblikovan je u Besselov snop, koji može pobuditi stvaranje dugih, jednolikih kanala pobude elektrona, ili 'laserskih niti', s jednim upadom u prozirne materijale. Formiranje ovog kanala uzrokuje trenutačnu promjenu optičkih svojstava materijala na skali od pikosekunde do nanosekunde, pretvarajući se iz izolatora u stanje slično polu-metalu, uz dramatično povećanje koeficijenta apsorpcije. U isto vrijeme, laserski filamenti učinkovito i ravnomjerno apsorbiraju mikrosekundnu-dugu pulsirajuću lasersku energiju, trenutačno zagrijavajući materijal unutar kanala do točke isparavanja i uklanjanja. Ova metoda pametno izbjegava efekte zaštite od refleksije plazme koji se vide u tradicionalnoj laserskoj obradi visokog-intenziteta. U konačnici, u samo nekoliko desetaka mikrosekundi, u kvarcnom staklu debljine 1 mm može se stvoriti-prolaz-rupa visoke kvalitete s promjerom od oko 3,1 mikrona i omjerom-prema-promjeru do 322, bez ikakvih konusnosti ili mikro-pukotina.
03Grafička analiza
Slika 1 (A) prikazuje dizajn optičkog puta, gdje se impuls pikosekundnog lasera i impuls mikrosekundnog lasera oblikuju u Besselove zrake redom pomoću aksijalne prizme, zatim ko-aksijalno kombiniraju kroz razdjelnik zrake i fokusiraju na uzorak prozirnog materijala. Slika 1 (B) otkriva fizički proces tijekom strojne obrade: Prvi korak, pikosekundni laser inducira dugačak i ujednačen kanal pobude elektrona unutar materijala; U drugom koraku, naknadna mikrosekundna laserska energija se selektivno apsorbira u ovom kanalu, postižući trenutačno i ravnomjerno uklanjanje materijala, u konačnici formirajući prolaznu-rupu s visokim omjerom širine i visine.
Slika 2 intuitivno prikazuje temeljni fizički mehanizam pomoću tehnologije snimanja sonde pump{1}}. Besselov puls sa širinom impulsa od 5 ps inducira filamente unutar kvarcnog stakla, omogućujući stabilno formiranje jednolikog pobudnog kanala duljine preko 1 mm unutar 10 ps. Što je još važnije, ovaj kanal, koji ima visok koeficijent apsorpcije, može stabilno postojati najmanje 1,8 ns, daleko dulje od vremena opuštanja elektronske -rešetke, održavajući plazmu u visoko-energetskom stanju i osiguravajući dovoljne uvjete za selektivnu apsorpciju naknadnih mikrosekundnih impulsa.
Slika 3 prikazuje morfologiju rupa na mikro-razini. U kvarcnom staklu debljine 1 mm potrebno je samo 20 mikrosekundi za obradu prolazne-rupe promjera od oko 3,1 µm, s omjerom dubine-prema{-promjeru čak 322. Pogled sa strane pokazuje da je kanal ravan i bez suženja, s glatkim stijenkama rupe bez krhotina ili mikropukotina, što pokazuje izuzetno visoku kvalitetu obrade. Podešavanjem širine impulsa mikrosekundnog lasera može se u određenoj mjeri prilagoditi i promjer otvora.
Slika 4 pokazuje univerzalnost i potencijal industrijske primjene ove tehnologije. Uz kvarcno staklo, ova se metoda također uspješno primjenjuje na različite prozirne materijale koji se često koriste kao što su borosilikatno staklo i natrijsko-vapneno staklo. Fiksiranjem lasera i korištenjem pokretne platforme velike-brzine, moguće je postići ultra-visoku učinkovitost od 1000 rupa u sekundi, pouzdano proizvodeći tisuće uniformnih nizova-rupa.
04 Sažetak
Istraživanje u ovom članku postiglo je inovaciju u području laserske obrade kroz tehnologiju prijelazne elektronske pobude. Pametnim odvajanjem dvaju fizičkih procesa 'pobuđenja elektrona' i 'uklanjanja materijala' i njihovim dodjeljivanjem dvama vremenski koordiniranim laserskim impulsima od pikosekundi i mikrosekundi, uspješno je prevladao temeljne probleme male brzine i niske potrošnje energije u tradicionalnoj ultrabrzoj laserskoj obradi, povećavajući učinkovitost bušenja za milijun puta. Ova tehnologija ne samo da omogućuje ultra-brzu, visoku-kvalitetu i visok omjer širine i širine kroz-proizvodnju rupa u milimetar-prozirnim materijalima, već također pokazuje svoju univerzalnost za različite materijale i golem potencijal za-veliku proizvodnju. Očekuje se da će ovo otkriće imati dubok utjecaj u područjima kao što su pakiranje poluvodiča, biomedicinske primjene i-suvremena znanstvena istraživanja.
