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蓝宝石抛光切割，原来是用355nm紫外激光器的
发布时间：2022/12/10
蓝宝石作为一种非常重要的工业材料，具有高透光性、高耐磨性、高硬度和高稳定性等特点，广泛用于工业、科研、航空航天等领域，常用于制造氮化镓GaN外延层生长、LED衬底材料等。
蓝宝石在上述领域的应用，对其表面质量有着严格要求，对蓝宝石表面粗糙度要求为Ra小于1nm，用于高亮度和超高亮度LED的蓝宝石衬底更是要求表面晶格完整，超光滑、无损伤。但由于它的硬脆特性，传统的机械研磨、化学抛光、热抛光、电火花抛光等方式，容易出现表面微裂痕、划痕、凹痕等问题点。因此对蓝宝石超精密抛光成为相关制造领域的重难点。
激光抛光是一种应用前途较广的特种加工技术，它的原理是高能量密度的激光光束扫描蓝宝石表面，蓝宝石表面吸收激光光子能量，当吸收的能量达到蓝宝石材料的破坏阈值时，蓝宝石材料产生分解破裂、熔融和汽化等，实现材料去除形成抛光表面。
这个抛光过程，的355nm紫外纳秒固体激光器所输出的紫外激光，它的单光子能量高，功率密度大，通过与材料之间相互作用实现材料去除，而且它的脉宽非常窄，约为20ns左右，激光作用时间短，热作用影响非常小，尤其适宜用常规方法难以加工的硬脆材料。
值得一提的是，蓝宝石的禁带宽度为9.9eV，AL-O健的键能为6.063eV，355nm紫外激光单光子能量为3.5eV，小于蓝宝石晶体化学键断裂的能量。若要达成在蓝宝石表面抛光需通过多光子吸收的方式去除，引发或控制材料间的化学反应，导致蓝宝石化学键的断裂、重组，晶格结构被破坏或者能级跃迁，生成新物质或者使部分材料离开本体，从而达到加工材料的目的。由于可以在较短的时间内表面温度达到沸点以上，因此使用355nm紫外激光可以抑制抛光过程中微裂纹的产生。
由此可见，抛光的过程是光化学作用和热作用的结果。研究还发现，激光抛光不仅与激光的能量密度、重复频率以及蓝宝石的表面状况有关，还与激光的扫描方式、光束入射角、扫描速度等因素相关。因此实际抛光加工中需要事先调整好相关工艺参数，才能获得预期的抛光效果。
使用激光对蓝宝石进行抛光处理，能够很好的规避传统磨削作业的弊端，使之获得良好的抛光效果，自动化程度高，效率高，而且非接触式的加工方式对蓝宝石材料基体的损伤小，这些优势尤为契合厂商提高产能﹑改善质量和降低成本的需求。
关键词： 355nm紫外激光器
