研究目的
研究矢量贝塞尔光束的产生及其在透明材料激光微加工中的应用。
研究成果
矢量贝塞尔光束能有效在透明材料中诱导高纵横比的体积改性和微裂纹，为提升激光微加工质量和速度提供了可能。采用s板与轴锥镜产生光束的方法对高能量系统尤为有益。
研究不足
该研究聚焦于玻璃样品的微加工；将其应用于其他透明材料可能需要进一步探究。不同激光参数对各类材料的影响尚未涉及。
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[2019年IEEE欧洲激光与电光学会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 德国慕尼黑(2019.6.23-2019.6.27)] 2019年欧洲激光与电光学会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 矢量贝塞尔光束的产生及其在透明材料激光微加工中的应用
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DOI：10.1109/cleoe-eqec.2019.8872448
出版年份：2019
更新时间：2025-09-12 10:27:22
摘要：
贝塞尔光束因能产生高深宽比微空腔[1]，且可通过控制微裂纹形成实现高效切割透明材料[2,3]，成为激光微加工的理想选择。通过诱导光束轮廓不对称性可控制裂纹扩展方向[3]，从而实现非直线超快玻璃切割。各类无衍射光束的激光-物质相互作用研究已较深入，其用于激光微加工的应用前景可期。矢量光束比标量光束更具特性，能为材料微制造带来额外优势——例如矢量贝塞尔光束具有环形强度分布及复杂偏振空间分布，可分解为两个横向偏振强度分量[4]。本研究采用轴锥镜与s板（光子学工作室径向偏振转换器[5]）生成矢量贝塞尔光束：s板产生角向或径向偏振光束，轴锥镜将其转换为无衍射矢量贝塞尔光束，偏振片用于分离正交偏振分量（图1）。该生成方案适用于高能光束系统，因s板可承受超短（飞秒-皮秒）高功率脉冲。为探究其在透明材料微加工中的应用，我们采用矢量贝塞尔光束进行玻璃微加工，成功诱导出高深宽比体积改性和微裂纹。矢量贝塞尔光束在玻璃中产生圆柱状材料改性区（图2a），而单偏振分量则形成两条平行针状改性区（图2b）。将脉宽延长至数皮秒时，观察到垂直于光束传播方向且平行于双强度峰的微裂纹（图2c）。这些改性特征的研究有助于提升激光微加工的质量与速度。
作者：
Justas Baltrukonis，Orestas Ul?inas，Titas Gertus，Vytautas Jukna，Sergej Orlov
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