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玻璃加工的超快激光

2020-06-15 677

  玻(bo)璃(li)(li)是(shi)一種通明的(de)類(lei)固體(ti)(ti)資料(liao)(liao),在人(ren)們日常(chang)生(sheng)活中運用廣泛。玻(bo)璃(li)(li)的(de)運用范圍(wei)在不斷擴大,尤其(qi)是(shi)和其(qi)他資料(liao)(liao)相結合能更(geng)多地運用于高科技(ji)范疇。玻(bo)璃(li)(li)由碳酸(suan)鈉(na)、石(shi)(shi)灰石(shi)(shi)和沙子等(deng)常(chang)見的(de)資料(liao)(liao)制成。這些資料(liao)(liao)在高溫條件下(約1500℃)溶化,就像液體(ti)(ti)相同,能夠被灌注、吹制、壓制和模塑成各種形狀。但在室溫下,玻(bo)璃(li)(li)就成為固體(ti)(ti),冷(leng)卻后因(yin)為機械功能的(de)改(gai)變會(hui)變得(de)難以加(jia)工(gong)處理。


  玻璃(li)具(ju)(ju)有(you)(you)(you)其他(ta)資(zi)料所不具(ju)(ju)有(you)(you)(you)的(de)共同(tong)功能(neng)(neng)。它具(ju)(ju)有(you)(you)(you)好的(de)光學功能(neng)(neng),能(neng)(neng)反射(she)、曲(qu)折(zhe)、透射(she)和吸收光線,在整個(ge)可視范圍內(nei)乃至更(geng)遠,都(dou)具(ju)(ju)有(you)(you)(you)較高的(de)通明(ming)度(du)。從(cong)化學功能(neng)(neng)來說,玻璃(li)是(shi)一種(zhong)抗腐蝕的(de)惰性資(zi)料,能(neng)(neng)夠作(zuo)為很多化學品的(de)容器。從(cong)熱力(li)和電力(li)方面來看,玻璃(li)是(shi)一種(zhong)絕(jue)緣(yuan)體。從(cong)物理功能(neng)(neng)來看,玻璃(li)外表堅(jian)硬,防刮耐磨,近年(nian)來經(jing)過各種(zhong)辦法,玻璃(li)乃至具(ju)(ju)有(you)(you)(you)了彈(dan)性。可是(shi),也正是(shi)這些(xie)功能(neng)(neng)使(shi)得玻璃(li)加(jia)工面臨著(zhu)更(geng)大(da)應戰,例如一旦玻璃(li)具(ju)(ju)有(you)(you)(you)好的(de)抗拉(la)強度(du),就變得易碎(sui)。


  因(yin)而(er),處理玻(bo)(bo)(bo)璃(li)的(de)(de)辦法(fa)和其運用(yong)(yong)都需求從長計議。玻(bo)(bo)(bo)璃(li)制作(zuo)能(neng)夠追溯到公元前(qian)(qian)3500年(nian)左右。人(ren)工(gong)(gong)(gong)制作(zuo)玻(bo)(bo)(bo)璃(li)大約首(shou)要(yao)出現在美(mei)索不達米亞(ya)和埃及,首(shou)要(yao)被用(yong)(yong)來(lai)制作(zuo)珠寶,隨后被用(yong)(yong)來(lai)制作(zuo)壺。之后,加(jia)工(gong)(gong)(gong)工(gong)(gong)(gong)藝(yi)不斷(duan)改(gai)進(jin),從手藝(yi)加(jia)工(gong)(gong)(gong)演變為現今的(de)(de)高(gao)科技工(gong)(gong)(gong)業工(gong)(gong)(gong)藝(yi),出現了很多玻(bo)(bo)(bo)璃(li)類(lei)別(bie)和運用(yong)(yong)。雖(sui)然玻(bo)(bo)(bo)璃(li)制作(zuo)歷史悠久(jiu),但近(jin)幾十年(nian)來(lai)因(yin)為玻(bo)(bo)(bo)璃(li)的(de)(de)易碎功(gong)能(neng),對于玻(bo)(bo)(bo)璃(li)成品進(jin)行加(jia)工(gong)(gong)(gong)的(de)(de)工(gong)(gong)(gong)藝(yi)止步不前(qian)(qian)。

        中山玻璃加工

  一般一個小(xiao)裂紋(wen)就(jiu)會形(xing)成(cheng)玻璃(li)(li)破碎(sui)。一旦微裂紋(wen)在玻璃(li)(li)的(de)某個部位形(xing)成(cheng),它就(jiu)會蔓延至玻璃(li)(li)邊緣(yuan),形(xing)成(cheng)決裂。玻璃(li)(li)的(de)這種易碎(sui)特(te)(te)點使其難以加(jia)工(gong)。另外一方面(mian),不(bu)(bu)斷發(fa)展的(de)技(ji)能(neng)使其可制成(cheng)結構(gou)更小(xiao),且形(xing)狀各異的(de)玻璃(li)(li)來運(yun)用(yong)于不(bu)(bu)同(tong)范疇。傳統的(de)準(zhun)確(que)辦法,如光刻和電(dian)子(zi)束光刻等來加(jia)工(gong)玻璃(li)(li),但這些技(ji)能(neng)過(guo)于昂(ang)貴,不(bu)(bu)易操(cao)作,特(te)(te)別(bie)是大面(mian)積運(yun)用(yong)。現今,激(ji)光技(ji)能(neng)供給了加(jia)工(gong)玻璃(li)(li)的(de)準(zhun)確(que)辦法。直截了當(dang)的(de)辦法就(jiu)是在波(bo)長范圍內利用(yong)單光子(zi)吸收,玻璃(li)(li)在紅外線(xian)或紫外線(xian)下不(bu)(bu)會高(gao)度通明。


  可(ke)是,直接吸(xi)收會發生一(yi)些(xie)問題,包含(han)不良熱影(ying)響以及形成(cheng)熱影(ying)響區,這會發生微裂紋,嚴重危害(hai)玻(bo)璃(li)的(de)(de)機(ji)(ji)械穩定性。此(ci)外,在(zai)玻(bo)璃(li)外表下(xia)方進(jin)行加工,制作(zuo)三維結構,需求運用高通明度波長。雖然納秒脈沖激光器能(neng)夠用于在(zai)玻(bo)璃(li)中制作(zuo)次表層(ceng)結構(如圖1),玻(bo)璃(li)的(de)(de)物理機(ji)(ji)制會對微處(chu)理的(de)(de)精密程度形成(cheng)約束,也會發生微裂紋。


  近年(nian)來(lai),一(yi)(yi)種激(ji)動人心的(de)(de)(de)代替性工藝已投入工業(ye)運用,即運用超快激(ji)光器(qi)在近紅(hong)外波(bo)長(chang)范圍內(nei)發(fa)生次皮秒(miao)脈(mo)沖(chong)。在這(zhe)一(yi)(yi)辦法中,超短脈(mo)沖(chong)嚴密聚(ju)集于玻璃(li)的(de)(de)(de)大(da)部(bu)(bu)分或外表,每(mei)平方厘米的(de)(de)(de)功(gong)率密度(du)(du)超過數太瓦,引發(fa)復雜多樣的(de)(de)(de)工藝,如一(yi)(yi)起多光子吸(xi)收(shou)、雪崩和碰撞電離,形成對(dui)(dui)玻璃(li)基質(zhi)高度(du)(du)局域(yu)化的(de)(de)(de)損壞,一(yi)(yi)起幾乎不存在能(neng)量堆積(只有幾微(wei)焦乃至更少(shao))。因為(wei)每(mei)次脈(mo)沖(chong)所用能(neng)量適度(du)(du),對(dui)(dui)該部(bu)(bu)位(乃至是聚(ju)集體(ti)積)形成的(de)(de)(de)熱影響能(neng)夠(gou)忽略不計(ji)。這(zhe)一(yi)(yi)辦法一(yi)(yi)般被稱為(wei)“冷消融”,能(neng)夠(gou)用來(lai)制作為(wei)準確的(de)(de)(de)3D結構。和其他微(wei)制作技能(neng)相(xiang)比,飛秒(miao)激(ji)光微(wei)制作通明資料(liao)具有共同優勢。


  文章源自:中(zhong)山玻璃加工

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