Разработка и исследование способа разделения прозрачных хрупких диэлектрических материалов излучением лазера на парах меди

• Автор: Иванов, Игорь Александрович
• Шифр специальности: 05.03.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 157 с. : ил.

ГЛАВА 1. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ С ПРОЗРАЧНЫМИ ХРУПКИМИ МАТЕРИАЛАМИ
1.1. Физические процессы при воздействии излучения на материалы
1.1.1. Воздействие излучения на непрозрачные материалы
1.1.2. Воздействие излучения на прозрачные материалы
1.2. Выводы по данным литературного обзора
1.3. Цели и задачи исследования
ГЛАВА 2. ЛАЗЕРНОЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
2.1. Лазеры на парах меди
2.2. Разработка лазерного оборудования для обработки прозрачных хрупких материалов
, 2.2.1. Разработка лазерного модуля «Кулон-15 Си»
2.2.1.1. Определение конструктивных особенностей
2.2.1.2. Определение особенностей, параметров и характеристик излучения
2.2.2. Разработка фокусирующих систем излучения ЛПМ
2.2.2.1. Расчет параметров склеенных ахроматических объективов
2.22.2. Экспериментальное исследование параметров склеенных
ахроматических объективов
2.3. Выводы по главе
ГЛАВА 3. МЕХАНИЗМЫ ЛАЗЕРНОГО РАЗРУШЕНИЯ ПРОЗРАЧНЫХ ХРУПКИХ МАТЕРИАЛОВ ПОД ДЕЙСТВИЕМ ИМПУЛЬСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
3.1. Поглощение излучения прозрачными хрупкими материалами
3.1.1. Несобственные механизмы поглощения
3.1.2. Собственные механизмы поглощения
3.1.2.1. Ударная ионизация

^ 3.1.2.2. Многофотонная ионизация
3.2. Теория механического разрушения объемов и поверхностей прозрачных хрупких материалов импульсным излучением
3.2.1. Физическая постановка задачи и выбор уравнений термоупругого разрушения
3.2.2. Критерий образования механического повреждения
3.2.3. Формирование трещины
3.3 Определение условий роста лазерного разрушения
3.3.1. Выбор критерия разрушения материала
3.3.2. Зарождение трещины на краю пластины
3.3.3. Поведение трещины на стадии стабильного роста
3.4. Особенности механического разрушения поверхностей
3.5. Выводы по главе

ГЛАВА 4. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ РАЗРУШЕНИЯ ПРОЗРАЧНЫХ ХРУПКИХ МАТЕРИАЛОВ ИЗЛУЧЕНИЕМ ЛПМ
4.1. Определение влияния основных параметров излучения ЛПМ на результат обработки
4.1.1. Влияние энергетических параметров и характеристик
4.1.2. Влияние временных параметров и характеристик излучения
4.1.3. Особенности многоимпульсной обработки
4.2. Определение оптической чистоты материалов, обрабатываемых излучением ЛПМ
4.3. Технология комбинированной обработки импульсами двух длин волн излучения ЛПМ
4.3.1. Способ обработки
4.3.2. Устройство для комбинированной обработки
4.4. Выводы по главе

ГЛАВА 5. ПРИМЕРЫ ПРИМЕНЕНИЯ ИЗЛУЧЕНИЯ ЛПМ ДЛЯ
ОБРАБОТКИ
5 Л. Описание экспериментального технологического стенда
5.2. Особенности технологии формирования изображений в стекле
5.3. Особенности технологии скрайбирования, пробивки отверстий и разделения в режиме удаления прозрачных хрупких материалов
5.4. Выводы по главе
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ. РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА ОБЪЕКТИВОВ

Таблица 5*
Значение диаметра пятна в фокусе для объективов с разным фокусным
расстоянием
Фокусное Диаметр da, Диаметр йдИф, мм (для Диаметр пятна в
расстояние F, мм мм 0=0,1 мрад) фокусе d, мм
50 0,010 0,005 0,015
70 0,014 0,007 0,021
100 0,020 0,010 0,030
150 0,030 0,015 0,045
Расчет минимального диаметра сфокусированного луча по формуле:
где с!дИф=Г-9, диаметр дифракционной составляющей сфокусированного луча; Г—фокусное расстояние объектива, мм; 0—расходимость излучения, рад, позволил определить для разработанных ЛПМ и объективов величину с1 (см. табл. 5). Найденные значения с1 позволили оценить интенсивности излучения ЛПМ в фокусе объектива, которые достигают значений ~ Ю10 Вт/см2. с1, МКМ
Рис. 2.10. Зависимость диаметра луча и его составляющих в фокусе от фокусного расстояния объектива. 1—диаметр луча, 2—диаметр аберрационной составляющей, 3—диаметр дифракционной для 0=0,1 мрад составляющей