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石英玻璃与硅的飞秒激光微连接及其接头性能研究
  • ISSN号:0258-7025
  • 期刊名称:《中国激光》
  • 时间:0
  • 分类:O436[机械工程—光学工程;理学—光学;理学—物理]
  • 作者机构:[1]北京航空航天大学机械工程及自动化学院,北京100191, [2]清华大学机械工程系摩擦学国家重点实验室,北京100084, [3]滑铁卢大学机械与机械电子工程系,安大略滑铁卢N2L3G1
  • 相关基金:国家自然科学基金(51375261,51405258);山东省特种焊接技术重点实验室开放课题;先进焊接与连接国家重点实验室开放课题(AWJ-M14-05)
中文摘要:

飞秒激光的低热输入、极小热影响区的特点使其在微纳米尺度材料连接领域有明显的优势。为了将石英玻璃与硅可靠地连接在一起,使用功率为4~30 m W,频率为1 k Hz,波长为800 nm的飞秒激光对石英玻璃与硅进行连接,测试了接头的剪切强度,对接头横截面进行腐蚀处理,观察截面,分析了接头断裂前后的形貌特征,研究了激光参数,如激光功率、扫描速度、聚焦物镜的数值孔径以及离焦量对接头强度的影响规律。实验结果表明,根据焊接工艺的不同,接头强度分布在7~54 MPa之间。将激光准确定位到界面处,在合适的激光功率和扫描速度下可以降低焊缝缺陷,得到剪切强度较高的接头。

英文摘要:

Femtosecond laser has distinct advantages in the field of micro/nano joining because of its unique properties, such as low heat input, nonlinear absorption and almost no heat affected zone. Silica glass and silicon are welded using 800 nm femtosecond laser with power of 4~30 m W and frequency of 1 k Hz. The shear strength and failure modes of the joints are investigated, the joint cross sections processed by etching are observed, and the fracture surface is also studied. The shear strength of the joints is in a range of 7~54 MPa,depending on the welding parameters. It is found that the laser power, scanning speed, numerical aperture and defocusing length have significant effect on the joint strength. The results indicate that focusing the laser on the interface can obtain high shear strength joints with appropriate laser power and scanning speed.

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期刊信息
  • 《中国激光》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国光学学会 中国科学院上海光学精密机械研究所
  • 主编:周炳琨
  • 地址:上海市嘉定区清河路390号
  • 邮编:201800
  • 邮箱:cjl@siom.ac.cn
  • 电话:021-69917051
  • 国际标准刊号:ISSN:0258-7025
  • 国内统一刊号:ISSN:31-1339/TN
  • 邮发代号:4-201
  • 获奖情况:
  • 中国自然科学核心期刊,物理学类核心期刊,无线电子学·电信技术类核心期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:26849