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绿色超快激光脉冲实现玻璃与硅的微焊接

DOI：10.1016/j.optlastec.2019.105720 期刊：Optics & Laser Technology 出版年份：2019 更新时间：2025-09-11 14:15:04
摘要： 本工作采用振镜扫描系统控制的515纳米皮秒激光，在玻璃与硅之间形成了光学接触直接键合?；竦昧宋蘖盐啤⑽薇咴灯扑鸷筒辛粑锏暮附有Ч?，断裂强度高达122兆帕。通过XRD和EDS分析分别发现焊接区产生了新晶相(SiO2)，且硅与氧存在空间分布梯度，表明激光辐照过程中发生了物质混合与互扩散。倒置显微镜分析显示焊接区的近红外光透过率较非焊接区显著提升。共聚焦激光扫描显微镜观测到焊缝形貌与宽度，其轴向焦点位置变化趋势与非线性吸收效应产生的泪滴结构一致。扫描速度与激光重复频率同样影响焊缝宽度与形貌。
作者： Jiejuan Zhang，Sizhi Xu，Yukun Dong，Congzheng Zhang，Jiaming Li，Liang Guo，Qingmao Zhang
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究采用515纳米皮秒激光脉冲实现玻璃与硅的直接微焊接，以获得无裂纹且具有高断裂强度的焊接效果，并探究焊接区域中的新晶相及元素分布。

研究成果

采用波长为515纳米的皮秒激光脉冲成功实现了玻璃与硅两种不同材料的焊接，其焊接效果优于红外波段激光。在单晶硅至非晶玻璃的结合区域，硅含量逐渐降低而氧含量逐渐升高，这与激光辐照区生成的新相（SiO2）相符。通过共聚焦激光扫描显微镜测量了焊缝的宽度与形貌，所得图像证实丝状物的产生受激光分布与能量密度影响，而后者又受焦点位置、重复频率及扫描速度的调控。

研究不足

实验的技术和应用限制包括激光诱导击穿对光学元件造成的损伤，这是系统性能优化的制约因素。潜在的优化领域包括丝状结构的分布均匀性及其在硅材料中的穿透深度。

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