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基于激光近场辐照的351nm激光诱导熔石英损伤研究
基于激光近场辐照的351nm激光诱导熔石英损伤研究
摘要：
激光诱导熔石英损伤是激光微加工领域中的一个重要问题。本研究利用351nm激光进行了激光近场辐照实验，并对石英表面形貌、损伤尺寸以及熔化机制进行了详细研究。实验结果表明，激光近场辐照可以实现高精度、高效率的石英损伤，并且石英表面形貌和损伤尺寸与激光功率呈现非线性关系。进一步的分析发现，石英熔化机制主要有热传导、热膨胀和熔化蒸发三个过程共同作用，而且随着激光功率的增加，熔化蒸发在损伤形成中的作用逐渐增强。
关键词：激光微加工，石英损伤，激光熔化机制，激光功率，损伤形成
1.引言
激光微加工是一种利用高能激光对材料进行加工的方法，已广泛应用于光电子、生物医学等领域。其中，激光诱导熔石英损伤是激光微加工领域的一个重要问题。研究激光诱导熔石英损伤机制，可以为优化激光加工参数，提高激光微加工的质量和效率提供理论基础。
2.实验方法
本研究采用了351nm波长的激光进行了激光近场辐照实验。实验中，我们控制激光功率的大小，并观察石英表面形貌、损伤尺寸等。同时，利用扫描电子显微镜对石英样品进行了表面形貌和元素分析。
3.实验结果与讨论
我们观察到，随着激光功率的增加，石英表面出现了不同程度的熔化和蒸发现象。当激光功率较低时，石英表面出现微小的熔化斑点，随着激光功率的增加，熔化斑点逐渐扩大并融合，最终形成一个完整的损伤区域。同时，我们还发现石英表面形貌和损伤尺寸与激光功率呈现非线性关系，表明激光近场辐照可以实现高精度、高效率的石英损伤。
进一步的分析发现，石英熔化机制主要有热传导、热膨胀和熔化蒸发三个过程共同作用。石英是一种二氧化硅晶体，其导热系数较低，导致激光能量在表面积聚，引起局部高温。随着温度的升高，石英发生热膨胀，形成应力差，最终导致损伤的形成。同时，石英在高温下发生熔化蒸发，加剧损伤的形成并扩大损伤尺寸。
4.结论
本研究利用351nm激光进行了激光近场辐照实验，并对石英表面形貌、损伤尺寸以及熔化机制进行了详细研究。实验结果表明，激光近场辐照可以实现高精度、高效率的石英损伤，并且石英表面形貌和损伤尺寸与激光功率呈现非线性关系。石英的熔化机制主要有热传导、热膨胀和熔化蒸发三个过程共同作用，且随着激光功率的增加，熔化蒸发在损伤形成中的作用逐渐增强。本研究结果对于优化激光微加工参数，提高激光微加工的质量和效率具有重要意义。
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