Лазерный мир

Кондратенко Владимир Степанович, Исаев А.А. Кондратенко В.С., Кадомкин В.В., Наумов А.С., Великовский И.Э. // «Оптический журнал» 2022. Т. 89. № 2. С. 68–79. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2022-89-02-68-79

Предмет исследования. Проанализированы возможности разработанных авторами двух современных технологий прецизионной размерной резки и микрообработки таких материалов, как стекло, сапфир, полупроводниковые материалы, широко применяемых в микро- и оптоэлектронике, приборостроении. 

Метод. Разработанные технологии обеспечивают при обработке бездефектную или малодефектную кромку (зону) и базируются на методах лазерного управляемого термораскалывания и лазерной иммерсионной обработки материалов. 

Основные результаты. Описана физическая модель метода лазерного управляемого термораскалывания и его преимущества перед известными технологиями, благодаря безотходности процесса резки (ширина реза равна нулю), высокой скорости раскроя (до 1000 мм/с) и повышенной механической прочности кромки. Представлена оптимальная схема резки приборных пластин из различных материалов на кристаллы методом лазерного управляемого термораскалывания. Описан оригинальный способ вырезания отверстий в стекле методом лазерного управляемого термораскалывания, одновременно проанализированы ограничения метода лазерного управляемого термораскалывания при резке по криволинейному контуру и вырезании отверстий. Рассмотрены ограничения и недостатки вырезания отверстий при помощи лазеров со сверхкороткими импульсами и предложено альтернативное решение, позволяющее преодолеть технологические ограничения с помощью нового метода лазерной иммерсионной резки материалов. Описана роль теплового аккумулятора, формируемого в контактной зоне при обработке хрупких неметаллических, прозрачных для длины волны лазера материалов методом лазерной иммерсионной резки материалов. Выполнены оценки химического состава вещества в тепловом аккумуляторе методами химической термодинамики при поглощении лазерного излучения. Выяснена роль иммерсионной жидкости при использовании метода лазерной иммерсионной резки материалов при сверлении микроотверстий диаметром менее 200 мкм. Представлены результаты, особенности и преимущества новой технологии. 

Практическая значимость. Поскольку каждая из описанных технологий имеет наряду с неоспоримыми преимуществами ряд технологических ограничений, то сочетание этих двух технологий позволяет решать практически любые технологические задачи в области прецизионной обработки хрупких неметаллических материалов и открывает новые возможности при разработке новых технологий и изделий. В частности, разработаны технология и оборудование для прецизионной резки изделий из стекла сложной криволинейной формы с минимальными радиусами закругления с повышенной прочностью кромок.

Полное содержание на https://opticjourn.ru/ru/abstract/2022-89-2-68-79