磁粉诱导式激光等离子刻蚀绝缘透明材料的方法和装置

摘要

本发明提供了一种磁粉诱导式激光等离子刻蚀绝缘透明材料的方法和装置，所述方法是使用磁粉作为吸收层来吸收激光能量，使得能量主要集中辐照在溶液/材料界面上，从而击穿溶液产生等离子体，形成冲击应力和空化应力，作用在绝缘透明材料表面，实现材料去除。降低了对绝缘透明材料加工工件刻蚀加工对激光器功率的要求，提高了加工效率，也避免了高能量激光加工绝缘透明材料加工工件易产生碎裂的缺陷。

主权项

磁粉诱导式激光等离子刻蚀绝缘透明材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)绝缘透明材料加工工件由夹具固定并置于工作腔内，所述工作腔内装有能够浸没工件的液体，液体中悬浮有磁粉；工件下方设有由夹具固定的电磁装置；(2)电磁装置通电，悬浮在碱性溶液中的磁粉在电磁装置的磁场作用下被吸附在工件表面；(3)脉冲激光聚焦辐照于绝缘透明材料表面，吸附在工件表面的磁粉作为吸收层吸收激光能量，使得激光能量主要集中在液体/工件界面上；激光焦点处的能量超过溶液的击穿阈值时，击穿液体，产生高温高压等离子体并对外膨胀，将磁粉冲开，形成直接作用于绝缘透明材料表面的冲击应力和空化应力，造成冲击空化效果，带动磁粉颗粒撞击工件，并使工件上激光照射的局部区域快速升温；当脉冲激光进入脉冲间歇时，工件在液体的对流传热作用下快速冷却，由于热胀冷缩作用，工件在很小的范围内产生应力集中，由此表面出现微小裂纹，同时磁粉颗粒在磁场作用下又吸附到工件表面；在脉冲激光的反复冲击空化效应作用及超声振动的热力复合作用下，工件表面不断产生微小裂纹、并扩展，实现工件表面材料的微量剥落，从而实现去除加工。