加热靶材增强激光诱导等离子体辅助烧蚀实现蓝宝石基底高效高质量微加工

本文提出通过加热靶材至熔融态的新型激光诱导等离子体辅助烧蚀（LIPAA）技术，显著提升蓝宝石微加工效率与质量。该方法通过降低激光烧蚀阈值和温度梯度，使锡靶产生更强等离子体，实现材料去除率提升3倍、侧壁粗糙度从3.5μm降至0.9μm，为透明材料（如钻石、晶体、玻璃）的高效精密加工提供新方案。

　　

Effect of target-substrate distance on sapphire ablation

靶材-基底间距对蓝宝石烧蚀效果的影响令人惊叹！当激光能量密度固定在2.0 J/cm²时，通过将间距从50μm逐步增加至80μm（每次增加10μm），烧蚀坑的形态发生戏剧性变化：初始粗糙不规则的轮廓逐渐转变为边缘笔直、颗粒沉积减少的优美沟槽，中心烧蚀区也变得愈发光滑。当间距达到90μm时，等离子体羽流与基底的相互作用达到最佳状态，这意味着我们找到了精度与效率的黄金平衡点！

Conclusions

结论部分揭示了这项技术的突破性价值：通过加热靶材的创新型LIPAA方法，不仅显著提升了蓝宝石激光加工效率，更大幅改善了表面质量。熔融态靶材成功降低烧蚀阈值，优化参数后使侧壁粗糙度从3.5μm锐减至0.9μm，材料去除率实现跨越式增长。这项技术为透明脆性材料的高精度微加工开辟了新纪元！

Funding

本研究获得福建省能源材料创新实验室人才培育项目（编号HRTP-[2022]-53）的鼎力支持。

Declaration of competing interest

作者郑重声明：不存在任何可能影响本研究结果的财务利益冲突或人际关系。

Acknowledgment

衷心感谢福建省能源材料创新实验室人才培育项目（编号HRTP-[2022]-53）对本研究的慷慨资助。