編號：FTJS09114
篇名：532 nm皮秒脈沖激光對單晶硅的損傷特性研究
作者：王佳敏 季艷慧 梁志勇 陳飛 鄭長彬
關(guān)鍵詞： 皮秒脈沖激光 單晶硅 損傷閾值 累積效應(yīng) 損傷特性
機(jī)構(gòu)： 中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所激光與物質(zhì)相互作用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 中國科學(xué)院大學(xué) 北京跟蹤與通信技術(shù)研究所
摘要： 隨著光電對抗和超短脈沖激光技術(shù)的發(fā)展,研究超短脈沖激光與單晶硅相互作用具有非常重要的理論和實(shí)際意義。為了進(jìn)一步明確532 nm皮秒脈沖激光對單晶硅的損傷機(jī)理,本文開展了532 nm皮秒脈沖激光輻照單晶硅的損傷效應(yīng)實(shí)驗(yàn)研究,測定了損傷閾值,明確了損傷機(jī)理,探討了低通量下的脈沖累積效應(yīng)。首先,利用波長為532 nm、脈沖寬度為30 ps的激光器和金相顯微鏡,基于1-on-1的激光損傷測試方法,測定了單晶硅的零損傷概率閾值為0.52 J/cm2;其次,研究了皮秒激光輻照單晶硅在不同激光能量密度下的損傷形貌,發(fā)現(xiàn)532 nm皮秒脈沖激光對單晶硅的損傷表現(xiàn)為熱影響損傷和等離子體沖擊損傷,隨著激光能量密度的增大,按主要的損傷機(jī)制可將損傷程度分為:熱影響(0.52~3 J/cm2)、熱燒蝕(3~50 J/cm2)和等離子燒蝕(>50 J/cm2),且不同情況下,損傷面積隨激光能量密度分別對應(yīng)不同的增長規(guī)律;最后,研究了低通量下多脈沖的累積效應(yīng),發(fā)現(xiàn)在0.52 J/cm2的激光能量密度下,連續(xù)輻照16個(gè)脈沖時(shí)表面形成熱影響區(qū),驗(yàn)證了多脈沖的累積效應(yīng)可以降低單晶硅的激光損傷閾值。
