利用光斑图像特征确定飞秒激光有效烧蚀焦距

摘要：

为确定飞秒激光光束对微尺度结构的烧蚀深度,研究了给定功率条件下对应的激光束有效烧蚀焦距.提出采用激光焦点处获得的烧痕阵列图像及在离焦状态下提取烧痕图像特征,通过分析图像特征与离焦距离,获得激光束有效烧蚀焦距范围的方法.在激光束焦点附近的硅晶片表面烧蚀出斑痕阵列,向下逐渐减小焦距,采集硅晶片斑痕图像,提取斑痕平均像素面积及斑痕目标与背景之间的R分量灰度差,获得斑痕像素面积及灰度差随激光束焦距变化的曲线;向上逐渐增大焦距,提取并获得斑痕像素面积及灰度差随激光束焦距变化的曲线.结合激光束向下离焦阈值(633 μm)及向上离焦阈值(993 μm),确定20 mW输出功率条件下,飞秒激光在硅晶片材料表面的有效烧蚀深度为360 μm.采用中位值方法确定了激光束在硅晶片表面聚焦时的焦距为0.823 mm.实验表明,激光烧蚀斑痕像素面积及灰度差与激光束焦距之间的关系能够客观地反映激光束有效烧蚀焦距的变化范围.

关键词：飞秒激光、硅晶片烧蚀、斑痕图像、离焦范围

所属期刊栏目：38

分类号：TN249;O439(光电子技术、激光技术)

资助基金：国家自然科学基金71601039

在线出版日期：2017-10-10（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共6页

页码：831-836