[发明专利]一种蓝宝石亚微米级切面的激光高精加工方法

摘要

本发明公开了一种蓝宝石亚微米级切面的激光高精加工方法，采用对蓝宝石有高透过率波长的皮秒级脉宽激光从材料下表面引起超细相变点或电子态去除点，经激光焦点提升形成平行于激光入射方向的线迹，在化学腐蚀环境下按切割路径配置激光作用线迹点的相交连接，在形成与切割路径相符的相变区域或电子态去除区域的同时，利用皮秒激光辐照微热效应对化学腐蚀的催化作用，获得蓝宝石样件沿加工路径的分离。本发明克服光束高斯聚焦模式限制以及实现近零锥度无热影响区的蓝宝石高精切割，可直接实现微米乃至亚微米级高表面质量的不受厚度、路径限制的超精细蓝宝石或其他相同材质的切割。

主权项

1.一种蓝宝石亚微米级切面的激光高精加工方法，其特征在于，包括：步骤1、根据蓝宝石对一定波长的激光束的高透过率，将相应波长激光束入射至蓝宝石内部，并聚焦于蓝宝石加工件的下表面；步骤2、将蓝宝石加工件及夹持蓝宝石加工件的夹具一起置于装有化学腐蚀液的容器中，蓝宝石加工件的上表面与化学腐蚀液的液面齐平，贴近蓝宝石加工件上表面放置针对入射波长的激光束具有高透过率仅起导光作用的薄片，蓝宝石加工件的下表面不触碰容器底部；步骤3、采用皮秒级脉宽激光辐照步骤2所述的蓝宝石加工件，开光前，根据自聚焦效应的阈值设定激光加工功率，计算并确定激光入射蓝宝石加工件因微量吸收而损耗的能量值，补偿于所设定的激光加工功率值；依据强瞬态傅里叶热传导理论关系，控制聚焦于蓝宝石加工件下表面的激光能量使其超过使蓝宝石加工件发生相变或电子态去除的阈值并激发自聚焦非线性效应，产生线宽远小于聚焦光束直径的超细相变点或电子态去除点；步骤4、提升激光焦点位置，引导超细相变点或电子态去除点沿激光入射方向从蓝宝石加工件下表面延长至上表面，形成线宽超细相变或电子态去除线迹；步骤5、测量步骤4形成线迹的线宽，根据加工路径长度、线迹线宽及线迹横向重叠率，计算完成加工路径所需激光辐照作用的点数；步骤6、根据激光频率以及激光辐照单点处脉冲数，设置匹配的激光束移动速率；激光束移动速率的约束条件需保证设定的激光辐照单点处脉冲数在全部注入该辐照点后，光束再移至下一点；步骤7、软件定位步骤3所完成的超细相变点或电子态去除点为激光加工路径的起始点，根据步骤3确定的激光加工功率和步骤4、5、6确定的参数编制程序；步骤8、以步骤1到步骤7的方式沿加工路径完成激光束对蓝宝石加工件的移动辐照；步骤9、激光辐照结束后，将放置蓝宝石加工件的容器移除辐照工位静置，获得沿加工路径分离的蓝宝石切割件。