Лазерный мир

Вартапетов С.К., Ганин д.В., Лапшин К.Э., Обидин А.З // IV международная конференция по фотонике и Информационной оптике: сборник научных трудов. М.: НИЯУ МИФИ, 2015, с:276-278.

Представлены результаты экспериментов по прецизионной обработке материалов фемтосекундным лазером. Определены условия возникновения и описаны некоторые характерные признаки особого режима микрообработки, когда при определенном соотношении скорости сканирования образца и частоты импульсов ФС лазера, разрушенная лазерным излучением область смещается к объективу и обратно, формируя внутри образца «циклические» структуры.

Описание на английском языке:

S.K. VARTAPETOV, D.V. GANIN, K.E. LAPSHIN, A.Z. OBIDIN, National research nuclear university MEPhI (Moscow engineering physics institute), Prokhorov general physics institute of the RAS, Moscow

FEMTOSECOND LASER FABRICATION OF CYCLIC STRUCTURES IN BULK OF TRANSPARENT DIELECTRICS

The results of experiments on precision material processing by femtosecond laser. Were determined conditions for the appearance and describes some of the characteristics of a special regime of micromachining, when a certain ratio of scan speed and the frequency of laser pulses, destroyed by laser radiation area moves along the optical axis to the lens and back, forming inside the sample «cyclic» structures.

Для решения многих задач необходима точная фокусировка энергии лазерного излучения в микрообласти, лежащие внутри обрабатываемого объекта. Однако при наличии продольной сферической аберрации, форма внутренних микроразрушений может сильно отличаться от сферы и иметь вид филаментов, форма и размеры которых зависят от параметров фемтосекундного (ФС) лазера, образца и условий эксперимента [1, 2].
Целью работы являлось определение условий возникновения недостаточно изученного явления, заключающегося в том, что в прозрачных диэлектриках область микроразрушения, образованная ФС лазерным излучением самоиндуцированно смещается к объективу и братно, образуя внутри образца циклические структуры с характерным набором признаков.
Известно [3], что степень перекрытия играет важную роль в процессе микрообработки. Для того чтобы определить роль этого параметра применительно к нашему случаю, был поставлен следующий эксперимент. Образец из  поликарбоната (PC) устанавливался на трансляционный столик (рис. 1) и перемещался перпендикулярно лучу лазера слева направо, с дискретным набором скоростей Vск от 280 до 40 мкм/сек. Частота следования ФС импульсов F=100 Гц, энергия импульса Еи=1,1 мкДж, глубина фокусировки в образец fd≈1 мм. На рис. 2 представлены следы воздействия ФС импульсов в виде наклонных полостей в образце, при различных Vск. Анализ рис. 2 позволяет выявить набор признаков, характерных для изучаемого режима. При движении образца в направлении Vск область разрушения смещается также и по направлению к объективу от импульса к импульсу, затем возвращается в исходное положение (на глубину fd) и далее следует очередной «цикл».
Количество импульсов задействованных в одном «цикле», уменьшается с ростом скорости сканирования. Длина каждой полости уменьшается с ростом Vск, при этом угол наклона этих внутренних полостей к направлению сканирования изменяется, уменьшаясь по мере роста Vск.
Результаты проведенного исследования с учетом влияния описанного режима были использованы в технологии прецизионного резания кристаллов, стекол, полимеров. Лучшее качество поверхностей реза достигается в условиях, исключающих возникновение такого режима.

Источник: http://fioconf.mephi.ru/files/2014/12/FIO2015-Sbornik.pdf