1 桂林电子科技大学机电工程学院, 广西 桂林 541004
2 桂林医学院药学院, 广西 桂林 541004
3 华中科技大学机械科学与工程学院, 湖北 武汉 430074
为探讨不同激光电化学刻蚀的工艺特性, 采用两种激光( KrF: 248 nm, 20 ns和半导体激光: 808 nm连续)作为光源, 聚焦激光照射浸于溶液中的阳极上, 实现激光诱导电化学刻蚀材料。在实验的基础上, 通过对金属和半导体材料刻蚀的比较, 分析了不同激光电化学刻蚀不同材料的工艺特点。讨论两种激光对半导体与金属的不同刻蚀机制, 并比较了这两种激光对不同材料的刻蚀性能。实验表明, 248 nm激光电化学刻蚀工艺中直刻占主要部分, 该工艺刻蚀硅比刻蚀金属有更好的刻蚀速率; 808 nm激光诱导电化学刻蚀工艺是一个光热刻蚀过程, 该工艺不适合刻蚀半导体材料。
激光 刻蚀 电化学 不锈钢 laser etching electrochemical Si silicon stainless steel
1 桂林电子科技大学机电工程学院, 广西 桂林 541004
2 桂林医学院药学院, 广西 桂林 541004
3 华中科技大学机械科学与工程学院, 湖北 武汉 430074
微尺度激光冲击处理技术通过将常规激光冲击处理的激光光斑从毫米量级缩小到微米量级, 为提高金属微结构的可靠性提供了一种可能途径。为了分析微尺度激光冲击处理的特点, 探究激光脉冲功率密度、冲击次数等因素对冲击效果的影响, 利用 ABAQUS仿真软件对激光冲击强化铝合金 6061-T6的过程进行了仿真研究, 分析了激光冲击处理的基本原理, 着重讨论了激光冲击处理过程中几种参数对残余应力场的影响, 分析了微尺度激光冲击处理后金属表层残余应力分布的基本特点。结果表明, 单次微尺度激光冲击处理后, 材料表面存在局部的拉应力, 但可以通过多次冲击予以消除。
激光技术 激光冲击处理 残余应力 数值仿真 影响因素 laser technique laser shock processing residual stress numerical simulation influencing factors
1 华中科技大学机械科学与工程学院， 湖北 武汉 430074
2 武汉光电国家实验室(筹)， 湖北 武汉 430074
3 北京航空制造工程研究所， 北京 100024
针对传统微泵结构复杂、制备困难等不足，提出了一种新型的基于激光冲击波力学效应的微泵驱动方法，使用该方法设计的微泵结构简单、易于制造、成本低，有利于微型化及与微机电系统（MEMS）集成。通过研究激光冲击波的力学模型，设计了无阀型微泵，并计算出其耦合模态。验证了该驱动方法的可行性；通过流固耦合仿真研究了激光的频率、占空比、功率密度、光斑直径等参数对微泵流量的影响，并进一步分析了流量的稳定性。研究结果表明，功率密度和光斑直径是影响流量的主要因素，占空比为0.6时微泵流量最大，微泵稳定工作后各脉冲流量相差不超过5%。
光学制造 激光冲击波驱动 微泵 流固耦合 激光参数
1 桂林电子科技大学 机电工程学院,广西桂林541004
2 华中科技大学 机械科学与工程学院,湖北武汉430074
3 武汉光电国家实验室(筹),湖北武汉430074
激光电化学刻蚀是将激光加工技术和电化学加工技术有机结合起来而形成的一种复合型刻蚀工艺。为了研究电解液对激光电化学刻蚀硅的影响,本文采用248nm KrF准分子激光作为光源聚焦照射浸在KOH溶液中的阳极半导体n-Si上,实现激光诱导电化学刻蚀。在实验的基础上,研究了化学溶液对激光电化学刻蚀Si的刻蚀表面形貌和刻蚀速率的影响,并对其产生的原因进行了分析。试验结果表明:化学溶液对刻蚀工艺的影响主要来源于不同浓度的溶液对激光的吸收和折射;采用吸收率较小、浓度较低的溶液和控制液膜厚度能有效减小溶液飞溅和溶液折射。本文中,溶液的厚度控制在1mm左右。
准分子激光 电化学 刻蚀 溶液 Excimer laser electrochemical etching solution
1 华中科技大学 机械科学与工程学院，武汉 430074
2 华中科技大学 武汉光电国家实验室，武汉 430074
综述和分析了激光冲套金属材料的微尺度效应、材料的弹塑性理论、材料的非线性。对于等离子体的物理发展过程及空间结构，提出了旋转椭球体模型，对进一步研究、建立微尺度激光冲击强化等离子体三维模型奠定了理论基础。展望了微尺度激光冲击处理技术的发展及应用前景。
激光技术 微尺度激光冲击处理 径向冲击力 材料非线性 旋转椭球 laser technique microscale laser shock processing radial shock force material nonlinear rotation ellipsoid
1 华中科技大学 武汉光电国家实验室，武汉 430074
2 海军工程大学，武汉 430033
为探讨采用飞秒激光直接刻写样品取代传统光刻掩膜版方式来实现微机电系统(MEMS)加工短流程工艺的可行性，采用中心波长为800nm、脉宽为50fs的激光对100硅片(薄膜为350nm～500nm厚的氮化硅)进行实验，分析了飞秒激光材料加工特性。分析和实验结果表明，飞秒激光比纳秒、皮秒激光更适用于短流程工艺。MEMS加工短流程工艺减少了加工流程，缩短了加工周期。通过对激光脉冲能量和平台移动速度的控制可实现精确微加工。
激光技术 短流程工艺 飞秒激光 微机电系统 微加工 laser technique shortened procedure femtosecond laser micro-electromechanical systems microfabrication
1 华中科技大学 机械科学与工程学院，武汉 430074
2 桂林电子工业学院 机电与交通工程系，桂林 541004
为了研究脉冲激光在不同介质中的刻蚀特性，采用20ns短脉冲、248nm准分子激光(能量为150mJ～250mJ)分别在水和空气两种介质中对半导体单晶Si片进行微刻蚀实验研究。在实验的基础上，研究了两种介质中准分子激光刻蚀Si的刻蚀孔的基本形貌和刻蚀速率，并对结果进行了对比分析。研究结果表明，水辅助激光微加工时，熔屑易从加工区排出，有助于提高加工的表面质量；同时，水的约束提高了冲击作用，使得刻蚀速率加快。
激光技术 水辅助微加工 准分子激光 刻蚀 硅 laser technique water-assisted micromachining excimer laser etching silicon
1 华中科技大学 机械科学与工程学院，武汉 430074
2 桂林电子工业学院 机电与交通工程系，桂林 541004
为了解决现有硅刻蚀工艺中存在的刻蚀质量等问题，采用激光加工技术和电化学加工技术相结合的工艺对硅进行了刻蚀，研究了该复合工艺的工艺特性。实验中采用248nm KrF准分子激光作光源聚焦照射浸在KOH溶液中的阳极n－Si上，实现激光诱导电化学刻蚀。在实验的基础上，研究了激光电化学刻蚀Si的刻蚀孔的基本形貌，并对横向刻蚀和背面冲击等质量问题进行了分析。结果表明，该工艺刻蚀的孔表面质量好、垂直度高；解决了碱液中Si各向异性刻蚀的自停止问题，具有加工大深宽比微结构的能力；也具有不需光刻显影就能进行图形加工的优越性。
激光技术 光电化学 准分子激光 刻蚀 硅 laser technique light electrochemistry excimer laser etching silicon
华中科技大学 机械科学与工程学院，武汉 430074
为了得到微米级的微型结构，先用准分子激光加工高深宽比的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微孔结构，并以此和光刻成型的微结构作为模具，进行了微电铸试验，通过对电镀参数方法进行调整和优化，改善了微结构加工中镀液难以进入孔隙、浓差极化严重、结晶粒子不能得到及时补充等缺点，得到了线宽为10μm级的微型结构。为进一步的微结构加工奠定了基础。
微电铸 准分子激光 microelectroform LIGA lithographie galvanoformung abformung(LIGA) excimer laser PMMA PMMA
华中科技大学,机械科学与工程学院,武汉,430074
采用248nm KrF准分子激光直接刻蚀金属和半导体,在加工后的试件表面上观察到了横向影响区.将其定义为两个部分,通过各部分的大小和颜色变化情况来描述横向影响的程度,研究了它们与激光参数之间的关系.在实验结果的基础上,提出了减小横向影响区的措施和方法.
准分子激光 直刻 横向影响区 脉冲激光参数
