УДК: 535, 621.375

Изменения спектральных характеристик пластин кварцевого стекла при обработке лазерно-индуцированной микроплазмой

Коваль В.В., Сергеев М.М., Заколдаев Р.А., Костюк Г.К.

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Коваль В.В., Сергеев М.М., Заколдаев Р.А., Костюк Г.К. Изменения спектральных характеристик пластин кварцевого стекла при обработке лазерно-индуцированной микроплазмой // Оптический журнал. 2017. Т. 84. № 7. С. 22–29.

Koval V.V., Sergeev M.M., Zakoldaev R.A., Kostyuk G.K. Changes in the spectral characteristics of quartz-glass plates when they are processed with laser-induced plasma [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2017. V. 84. № 7. P. 22–29.

Ссылка на англоязычную версию:

V. V. Koval’, M. M. Sergeev, R. A. Zakoldaev, and G. K. Kostyuk, "Changes in the spectral characteristics of quartz-glass plates when they are processed with laser-induced plasma," Journal of Optical Technology. 84(7), 447-452 (2017). https://doi.org/10.1364/JOT.84.000447

Аннотация:

Приведены результаты исследований изменений в спектрах пропускания и люминесценции пластин кварцевого стекла, вызванных обработкой поверхности пластин лазерно-индуцированной микроплазмой. Регистрируемые изменения, вероятно, обусловлены изменением шероховатости поверхности, микрогеометрией формируемого рельефа, а также возможным проникновением материала мишени в обрабатываемый материал. Приведены результаты исследований по устранению изменений при использовании влажной лазерной очистки, термической обработки в печи и химической обработки в растворе азотной кислоты. Показано, что изменения в спектрах пропускания и люминесценции могут быть сведены к минимуму или устранены совсем при использовании влажной лазерной очистки.

Ключевые слова:

кварцевое стекло, лазерно-индуцированная микроплазма, кластерная абляция стекла, фазовые дифракционные элементы

Благодарность:

Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации, соглашение № 14.587.21.0037 (RFMEFI58717X0037).

Коды OCIS: 350.3390, 160.6030, 170.6280

Список источников:

1. Zhang J., Sugioka K., Midorikawa K. High-speed machining of glass materials by laser-induced plasma-assisted ablation using a 532-nm laser // Appl. Phys. A. 1998. V. 67. № 4. P. 499–501.
2. Lorenz P., Ehrhardt M., Zimmer K. Laser-induced front side and back side etching of fused silica with KrF and XeF excimer lasers using metallic absorber layers: A comparison // Appl. Surf. Sci. 2012. V. 258. № 24. P. 9742–9746.
3. Hopp B., Smausz T., Bereznai M. Processing of transparent materials using visible nanosecond laser pulses // Appl. Phys. A. 2007. V. 87. № 1. P. 77–79.
4. Cheng J.-Y., Yen M.-H., Wei C.-W., Chuang Y.-C., Young T.-H. Crack-free direct-writing on glass using a low-power UV laser in the manufacture of a microfluidic chip // J. Micromechanics and Microengineering. 2005. V. 15. № 6. P. 1147.
5. Hopp B., Smausz T., Csizmadia T., Vass C., Csako T., Szabo G. Comparative study of different indirect laser-based methods developed for microprocessing of transparent materials // JLMN — J. Laser Micro/Nanoengineering. 2010. V. 5. № 1. P. 80–85.
6. Сергеев М.М., Костюк Г.К., Заколдаев Р.А., Яковлев Е.Б. Лазерная пассивация пористого стекла для защиты от химической деградации и старения // Физикохимия поверхности и защита материалов. 2015. T. 51. № 3. C. 314–322.
7. Hanada Y., Sugioka K., Takase H., Takai H., Miyamoto I., Midorikawa K. Selective metallization of polyimide by laserinduced plasma-assisted ablation (LIPAA) // Appl. Phys. A. 2005. V. 80. № 1. P. 111–115.
8. Lorenz P., Frost F., Ehrhardt M., Zimmer K. Laser-induced fabrication of randomly distributed nanostructures in fused silica surfaces // Appl. Phys. A. 2013. V. 111. № 4. P. 1025–1030.
9. Kostyuk G., Sergeev M., Zakoldaev R., Yakovlev E. Fast microstructuring of silica glasses surface by NIR laser radiation // Optics and Lasers in Eng. 2015. V. 68. P. 16–24.
10. Choi H.-K., Ahsan M.S., Yoo D., Sohn I.-B., Noh Y.-C., Kim J.-T., Jung D., Kim J.-H., Kang H.-M. Formation of cylindrical micro-lens array on fused silica glass surface using CO2 laser assisted reshaping technique // Optics & Laser Technol. 2015. V. 75. P. 63–70.
11. Zakoldaev R.A., Kostyuk G.K., Koval V.V., Sergeev M.M., Rymkevich V.S., Yakovlev E.B. Microlens array fabrication on fused silica by LIBBH technology with CO2 laser smoothing // J. Instrument Eng. 2016. V. 59. № 5. P. 400–406.
12. Hanada Y., Sugioka K., Gomi Y., Yamaoka H., Otsuki O., Miyamoto I., Midorikawa K. Development of practical system for laser-induced plasma-assisted ablation (LIPAA) for micromachining of glass materials // Appl. Phys. A. 2004. V. 79. № 4–6. P. 1001–1003.
13. Nageswara Rao P., Kunzru D. Fabrication of microchannels on stainless steel by wet chemical etching // J. Micromechanics and Microengineering. 2007. V. 17. № 12. P. N99–N106.
14. Pan C., Chen K., Liu B., Ren L., Wang J., Hu Q., Liang L., Zhou J., Jiang L. Fabrication of micro-texture channel on glass by laser-induced plasma-assisted ablation and chemical corrosion for microfluidic devices // J. Materials Proc. Technol. 2017. V. 240. P. 314–323.
15. Kostyuk G.K., Zakoldaev R.A., Koval V.V., Sergeev M.M., Rymkevich V.S. Laser microplasma as a tool to fabricate phase grating applied for laser beam splitting // Optics and Lasers in Eng. 2017. V. 92. P. 63–69.

16. Вейко В.П., Самохвалов А.А. Исследование оптоакустического отклика при лазерной абляции твердых тел излучением волоконного лазера под тонким слоем жидкости // Оптический журнал. 2014. T. 81. № 5. C. 88–92.
17. Zakoldaev R., Sergeev M., Kostyuk G., Veiko V. Laser-induced Black-body Heating (LIBBH) as a method for glass surface modification // J. Laser Micro / Nanoengineering. 2015. V. 10. № 1. P. 15–19.
18. Kostyuk G., Zakoldaev R., Sergeev M., Veiko V. Laser-induced glass surface structuring by LIBBH technology // Optical and Quantum Electronics. 2016. V. 48. № 4. P. 1–8.
19. Kostyuk G., Zakoldaev R., Sergeev M., Yakovlev E. Microlens array fabrication on fused silica influenced by NIR laser // Appl. Phys. B. 2016. V. 122. № 4. P. 1–8.
20. Palik E.D. Handbook of optical constants of solids. N.Y.: Academic press, 1998. 1000 p.
21. Du D., Liu X., Korn G., Squier J., Mourou G. Laser-induced breakdown by impact ionization in SiO2 with pulse widths from 7 ns to 150 fs // Appl. Phys. Lett. 1994. V. 64. № 23. P. 3071–3073.
22. Вейко В., Мутин Т., Смирнов В., Шахно Е., Батище С. Лазерная очистка поверхностей металлов: физические процессы и применение // Известия ВУЗов. Приборостроение. 2008. T. 51. № 4. C. 30–36.
23. Pierson H.O. Handbook of carbon, graphite, diamonds and fullerenes: Processing, properties and applications. Oxford: William Andrew Publishing, 1993. 419 p.