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半导体激光加工中光学元件吸热对设备聚焦位置的影响

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激光与光电子学进展 2022年第1期59卷 292-299页

作者：董志超梁庭雷程宫凯勋武学占齐蕾中北大学仪器与电子学院仪器科学与动态测试教育部重点实验室山西太原030051 北方自动控制技术研究所山西太原030051

介绍了激光射线在吸收介质中的衰减模型,通过射线功率、透镜表面温度分布、热力学性质、沉积功率、透镜折射率变化等仿真计算,分析了半导体加工过程中由光学元件吸热导致的透镜聚焦径向位置变化,通过仿真计算得出输出功率为20 W的紫外... 详细信息

介绍了激光射线在吸收介质中的衰减模型,通过射线功率、透镜表面温度分布、热力学性质、沉积功率、透镜折射率变化等仿真计算,分析了半导体加工过程中由光学元件吸热导致的透镜聚焦径向位置变化,通过仿真计算得出输出功率为20 W的紫外激光精细加工设备的径向聚焦位置偏移为14μm,并且通过激光加工实验、激光共聚焦显微镜观测、台阶仪测量等方式验证了仿真分析结果,对激光加工在半导体行业中容易忽视的问题进行了比较全面的分析论证。

关键词：激光光学紫外激光光学元件聚焦位置半导体

激光聚焦位置对半球腔约束等离子体光谱增强特性的影响

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光谱学与光谱分析 2021年第11期41卷 3577-3582页

作者：陈旭东王静鸽冯笛魏嘉威汪利萍王红河南科技大学物理工程学院河南洛阳471023 洛阳师范学院河南省电磁变换与探测重点实验室河南洛阳471934

光谱信号增强是提高激光诱导击穿光谱技术分析性能的重要手段之一,对等离子体进行空间约束由于装置简单且约束效果好而常被采用,等离子体的特性会直接影响空间约束的效果,而等离子体的特性与实验系统中激光的聚焦情况密切相关,为研究激... 详细信息

光谱信号增强是提高激光诱导击穿光谱技术分析性能的重要手段之一,对等离子体进行空间约束由于装置简单且约束效果好而常被采用,等离子体的特性会直接影响空间约束的效果,而等离子体的特性与实验系统中激光的聚焦情况密切相关,为研究激发光源的聚焦情况对半球形空腔约束等离子体光谱增强特性的影响,通过控制透镜到样品之间的距离(LTSD)来改变激光的聚焦位置,分别在无约束和有半球形空腔约束两种实验条件下,烧蚀合金钢产生等离子体,采集15个不同LTSD位置时等离子体的时间演变光谱,得到谱线强度和增强倍数随着LTSD和采集延时的二维空间分布图。研究结果发现:无约束情况下,谱线强度分别在LTSD为94和102 mm时出现峰值,在采集延时小于8μs时,谱线强度的最大值在LTSD为94 mm的位置,采集延时大于8μs后,谱线强度的最大值出现在LTSD为102 mm的位置;当用半球空腔约束等离子体,谱线强度先后在采集延时范围为4~10和12~15μs出现第一次增强和第二次增强。谱线强度出现第二次增强的主要原因是被半球腔内壁反射的冲击波与等离子体相互作用后会继续向前传播,遇到另一侧的腔壁再次被反射,进而对等离子体产生二次压缩。分析增强倍数随LTSD和采集延时的二维变化关系发现,第一次增强的最大增强倍数随LTSD的变化没有明显规律,增强倍数在2~6之间波动;谱线第二次增强时的增强倍数相对较高,最大增强倍数随着LTSD变化呈现出先增大再减小,然后再小幅增加后降低的变化规律,在LTSD为96 mm时达到最大值,两条谱线的最大增强倍数约为6倍。分析出现最大增强倍数对应的延迟时间发现,第一次增强出现的最优延迟时间在6~9μs之间变化,当LTSD在85~93 mm范围时,最优延迟时间保持不变,当LTSD在94~105 mm时,出现先降低再增大的变化规律;第二次增强出现的延迟时间主要在14~15μs,随着LTSD的变化没有明显的变化规律。

关键词：激光诱导等离子体半球腔约束光谱增强聚焦位置

基于极点对称模态分解方法的聚焦波群演化特性研究

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中国造船 2018年第2期59卷 149-162页

作者：刘震王海波范佘明陶龙宾余滋红中国船舶及海洋工程设计研究院上海市船舶工程重点实验室上海200011 上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院上海200240 斯特拉斯克莱德大学船舶海洋与轮机工程系

应用相位聚焦技术在船模拖曳水池生成了基于等波陡谱的聚焦波群,采用极点对称模态分解(Extreme-point Symmetric Mode Decomposition,ESMD)方法研究了不同组成波带宽、不同聚焦波幅的聚焦波群的演化特性,重点分析了破碎与非破碎工况聚... 详细信息

应用相位聚焦技术在船模拖曳水池生成了基于等波陡谱的聚焦波群,采用极点对称模态分解(Extreme-point Symmetric Mode Decomposition,ESMD)方法研究了不同组成波带宽、不同聚焦波幅的聚焦波群的演化特性,重点分析了破碎与非破碎工况聚焦波群波面升高时间历程模态函数的瞬时频率、瞬时振幅和总能量的演化特性,研究发现基于总能量演化的聚焦位置分析可以较为准确地识别非破碎聚焦波群的实际聚焦位置,可以有效地描述聚焦波群发生破碎后继续传播和聚焦的演化过程,这些发现有助于深入理解非线性瞬态聚焦波群的演化特性。

关键词：极点对称模态分解聚焦位置总能量演化非线性瞬态聚焦波群

极限波浪作用下半潜平台运动响应时域数值模拟

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海洋工程 2013年第3期31卷 9-17页

作者：沈玉稿杨建民李欣上海交通大学海洋工程国家重点实验室上海200240

针对一座工作水深为500 m的半潜式海洋平台,运用时域耦合分析方法,计算其在极限波浪作用下的运动响应。通过比较平台在两种不同形式极限波浪(即畸形波和"三姐妹"波)作用下的运动响应,分析两种不同形式的极限波浪对平台运动的影响。同时... 详细信息

针对一座工作水深为500 m的半潜式海洋平台,运用时域耦合分析方法,计算其在极限波浪作用下的运动响应。通过比较平台在两种不同形式极限波浪(即畸形波和"三姐妹"波)作用下的运动响应,分析两种不同形式的极限波浪对平台运动的影响。同时通过分析畸形波的参数对平台运动幅值的影响,确定平台运动响应对畸形波参数的敏感性。分析结果表明:极限波浪在聚焦点处波高最大,当平台恰好位于聚焦点时,对平台来说最危险;畸形波的波峰值是影响平台运动的最主要参数,在平台初期设计中要考虑工作海域中极限波浪可能达到的最大值;在波峰值相同的条件下,平台运动的最大值随着畸形波的谱峰周期和有义波高的增加而增加。

关键词：半潜平台时域分析畸形波 “三姐妹”波聚焦位置

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受激布里渊散射阈值性能的研究

量子电子学报 2002年第3期19卷 210-213页

作者：苏红张为俊高晓明葛传文中国科学院安徽光学精密机械研究所光谱开放实验室合肥230031

研究了样品池的长度、焦距以及聚焦位置对ＳＢＳ阈值的影响,同时验证了其实验结果与理论分析相吻合．

关键词：受激布里渊散射样品池聚焦位置

LIBS技术在检测炉渣中的最佳实验参数的研究

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激光杂志 2019年第6期40卷 18-20页

作者：马云望马翠红华北理工大学电气工程学院

激光诱导等离子体受激光能量大小、激光聚焦位置、采集延时等实验参数的影响,这些因素变动直接影响物质成分定量分析的准确性。搭建激光诱导击穿光谱实验平台,主要研究了激光诱导击穿光谱技术在对炉渣进行检测时的最佳聚焦位置和最佳收... 详细信息

激光诱导等离子体受激光能量大小、激光聚焦位置、采集延时等实验参数的影响,这些因素变动直接影响物质成分定量分析的准确性。搭建激光诱导击穿光谱实验平台,主要研究了激光诱导击穿光谱技术在对炉渣进行检测时的最佳聚焦位置和最佳收集位置。以CaI:428.28nm和CaII:393.37nm为研究对象,观察了聚焦透镜与样品之间距离与激光作用在样品上的光谱信号强度之间的关系。以CaI:428.28nm和SiI:252.91nm为研究对象,观察了观测位置与聚焦点样品表面之间距离与激光作用在样品上的光谱信号强度之间的关系。结果表明,聚焦位置和收集位置到样品表面的距离不同,光谱信号强度也会发生变化,聚焦位置在炉渣样品表面以下2~3mm光谱信号强度最好,收集位置在聚焦位置表面以上1~2mm时,光谱信号强度最好。

关键词：激光诱导击穿光谱技术炉渣聚焦位置观测位置.

毫秒激光致K9玻璃损伤及作用过程声发射特性研究

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毫秒激光致K9玻璃损伤及作用过程声发射特性研究

作者：吴朱洁南京理工大学

学位级别：硕士

激光与光学材料相互作用造成损伤的研究自激光器诞生以来一直备受关注,其中以纳秒激光与光学材料相互作用的研究为主。本文从实验和数值模拟两方面研究了毫秒激光致K9玻璃损伤机理和特性,并对毫秒激光与K9玻璃作用过程中的声发射特性进... 详细信息

激光与光学材料相互作用造成损伤的研究自激光器诞生以来一直备受关注,其中以纳秒激光与光学材料相互作用的研究为主。本文从实验和数值模拟两方面研究了毫秒激光致K9玻璃损伤机理和特性,并对毫秒激光与K9玻璃作用过程中的声发射特性进行了分析。利用毫秒激光损伤测试平台,改变焦距以及聚焦位置,研究了毫秒激光作用下K9玻璃前后表面的损伤形貌和损伤概率,并对激光作用过程中伴随的声发射进行了探测。实验结果表明,焦平面位于前表面时,以熔融损伤为主,表现为由前表面向内部延伸的锥形熔坑,尺寸在百微米量级。作用过程伴随有强烈的声发射,其频谱主要分布在10HzkHz频率范围,且声信号的持续时间与熔坑尺寸成正相关关系。焦平面位于后表面时,以应力损伤为主,损伤形貌不规则,尺寸大于前表面,可达厘米量级。作用过程中的声发射较弱,对应频谱在10Hz0kHz范围内分布较为均匀。焦距较长时,损伤概率随焦平面与样品表面距离的增大缓慢减小,这主要由于焦距变化对能量密度空间分布的影响。建立了毫秒激光辐照K9玻璃的热力学模型,采用有限元方法对激光作用过程中K9玻璃的温度场和应力场进行计算。结果表明,径向应力和环向应力是导致材料产生应力损伤的主要原因。焦距越短,光斑尺寸越小,作用中心点温升越明显,更容易产生熔融损伤。此外,在短焦距下,中心点周围温度梯度更大,熔融坑尺寸更小,与实验结果吻合。本文研究可为长脉冲激光致光学材料损伤机理和损伤过程的研究提供一定参考。

关键词：激光损伤毫秒激光焦距聚焦位置声信号探测

同方学位论文库评论

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同方学位论文库

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透镜到样品的距离对激光诱导等离子体的影响

光学学报 2014年第9期34卷 318-325页

作者：王静鸽陈兴龙付洪波倪志波贺文干董凤忠中国科学院安徽光学精密机械研究所安徽省光子器件与材料重点实验室安徽合肥230031 合肥工业大学仪器科学与光电工程学院安徽合肥230009 中国科学技术大学环境科学与光电技术学院安徽合肥230026

利用具有时间分辨功能的ICCD相机对空气中激光诱导击穿合金钢产生的等离子体成像,同时采集了等离子体产生的发射光谱,针对焦距为100mm的聚焦透镜,研究了透镜到样品的距离(LTSD)对发射光谱强度、等离子体温度和等离子体形态的影响,并分... 详细信息

利用具有时间分辨功能的ICCD相机对空气中激光诱导击穿合金钢产生的等离子体成像,同时采集了等离子体产生的发射光谱,针对焦距为100mm的聚焦透镜,研究了透镜到样品的距离(LTSD)对发射光谱强度、等离子体温度和等离子体形态的影响,并分析了产生影响的物理机制,对透镜到样品表面5个不同距离下等离子体光谱信号在样品表面垂直方向上的空间演变进行了分析。结果表明,透镜到样品的距离对等离子体的光谱信号、等离子体形态以及空间分布具有较大的影响。等离子体图像的像素强度与等离子体温度的变化规律基本一致,分别在透镜距离样品表面92mm和107mm处取得峰值,而92mm处对应最大值。对样品表面垂直方向上等离子体光谱信号的空间分布研究结果表明,不同聚焦位置下所产生的等离子体温度的空间分布不同,等离子体中不同谱线的光谱强度在空间的演变规律也有差别。

关键词：光谱学激光诱导击穿光谱聚焦位置等离子体图像空间分布

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非接触式红外测温仪检定注意事项

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