超快激光在玻璃加工方面的应用

本文摘要：玻璃是一种半透明的类液体材料，在人们日常生活中应用于普遍。玻璃的应用于范围在不断扩大，特别是在是和其他材料互为结合能更好地应用于高科技领域。 玻璃由碳酸钠、石灰石和沙子等少见的材料做成。这些材料在高温条件下（大约1500℃）融化，就像液体一样，可以被灌入、吹制、压制和模塑成各种形状。 但在室温下，玻璃就沦为液体，加热后由于机械性能的转变不会显得无法加工处置。 玻璃具备其他材料所不具备的独有性能。

玻璃是一种半透明的类液体材料，在人们日常生活中应用于普遍。玻璃的应用于范围在不断扩大，特别是在是和其他材料互为结合能更好地应用于高科技领域。

玻璃由碳酸钠、石灰石和沙子等少见的材料做成。这些材料在高温条件下（大约1500℃）融化，就像液体一样，可以被灌入、吹制、压制和模塑成各种形状。

但在室温下，玻璃就沦为液体，加热后由于机械性能的转变不会显得无法加工处置。　　玻璃具备其他材料所不具备的独有性能。它享有极佳的光学性能，能光线、倾斜、入射和吸取光线，在整个可用范围内甚至更加近，都具备较高的透明度。

从化学性能来说，玻璃是一种抗腐蚀的惰性材料，可以作为很多化学品的容器。从热力和电力方面来看，玻璃是一种绝佳的绝缘体。从物理性能来看，玻璃表面柔软，防刮耐用，近年来通过各种方法，玻璃甚至不具备了弹性。

但是，也正是这些性能使得玻璃加工面对着更大挑战，例如一旦玻璃不具备极佳的抗拉强度，就显得坚硬。　　因此，处置玻璃的方法和其应用于都必须从长计议。玻璃制造可以追溯到公元前3500年左右。

人工生产玻璃大约首先经常出现在美索不达米亚和埃及，首先被用来制作珠宝，随后被用来制作壶。之后，加工工艺不断改进，从手工加工演进为现今的高科技工业工艺，经常出现了众多玻璃类别和应用于。尽管玻璃制造历史悠久，但近几十年来由于玻璃的易碎性能，对于玻璃成品展开加工的工艺止步不前。

　　一般来说一个小裂纹就不会导致玻璃碎裂。一旦微裂纹在玻璃的某个部位构成，它就不会蔓延到至玻璃边缘，导致裂痕。

玻璃的这种坚硬属性使其无法加工。另外一方面，大大发展的技术使其可做成结构更加小，且形状各异的玻璃来应用于有所不同领域。

传统的准确方法，如光刻和电子束光刻等来加工玻璃，但这些技术过分便宜，容易操作者，尤其是大面积用于。现今，激光技术获取了加工玻璃的最准确方法。最直截了当的方法就是在波长范围内利用单光子吸取，玻璃在红外线或紫外线下会高度半透明。

　　但是，必要吸取不会产生一些问题，还包括不当热影响以及构成热影响区，这不会产生微裂纹，严重危害玻璃的机械稳定性。此外，在玻璃表面下方展开加工，生产三维结构，必须用于低透明度波长。虽然纳秒脉冲激光器可以用作在玻璃中生产次表层结构（如图1），玻璃的物理机制不会对微处置的细致程度导致容许，也不会产生微裂纹。

　　图1：用于纳秒激光器（左图）和用于近红外（NIR）飞秒激光器（右图）对玻璃展开激光加工示例。

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