SOI纳米光波导激光熔凝光整加工温度场的数值模拟及分析

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闫树斌, 陈慧斌, 韵力宇, 焦国太. 2017: SOI纳米光波导激光熔凝光整加工温度场的数值模拟及分析, 强激光与粒子束, 29(10): 94-101. doi: 10.11884/HPLPB201729.170115
引用本文: 闫树斌, 陈慧斌, 韵力宇, 焦国太. 2017: SOI纳米光波导激光熔凝光整加工温度场的数值模拟及分析, 强激光与粒子束, 29(10): 94-101. doi: 10.11884/HPLPB201729.170115
Yan Shubin, Chen Huibin, Yun Liyu, Jiao Guotai. 2017: Numerical simulation and analysis on temperature field for laser melting finishing on SOI nano optical waveguide, High Power Lase and Particle Beams, 29(10): 94-101. doi: 10.11884/HPLPB201729.170115
Citation: Yan Shubin, Chen Huibin, Yun Liyu, Jiao Guotai. 2017: Numerical simulation and analysis on temperature field for laser melting finishing on SOI nano optical waveguide, High Power Lase and Particle Beams, 29(10): 94-101. doi: 10.11884/HPLPB201729.170115

SOI纳米光波导激光熔凝光整加工温度场的数值模拟及分析

Numerical simulation and analysis on temperature field for laser melting finishing on SOI nano optical waveguide

  • 摘要: 激光表面熔凝技术可有效降低纳米光波导侧壁粗糙度进而减小光传输的散射损耗.为明确波导侧壁在KrF准分子激光表面熔凝过程的温度场演化规律,考虑材料参数随温度变化和相变潜热的影响,建立了纳米光波导侧壁激光熔凝的二维有限元数值模型,研究了熔池边界的推进行为与不同工艺参数的映射关系.结果表明:熔池形成于波导上表面与迎光侧壁夹角处;激光入射角度一定时,熔池熔深与平均能量密度正相关;熔池形貌受控于激光入射角度,随着入射角度的减小,熔池形貌由单边U形过渡为单边V形最终呈带钝角单边V形.分析表明,较大激光入射角对应的熔池形貌更有利于波导侧壁的光整加工;据此提出先确定激光入射角度以优化熔池形貌,再选取合适平均能量密度以获得足够熔化深度的工艺方法.
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出版历程
  • 刊出日期:  2017-10-30

SOI纳米光波导激光熔凝光整加工温度场的数值模拟及分析

  • 中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室,太原,030051
  • 中北大学机电工程学院,太原,030051
  • 中国人民武装警察部队指挥学院,天津,300250

摘要: 激光表面熔凝技术可有效降低纳米光波导侧壁粗糙度进而减小光传输的散射损耗.为明确波导侧壁在KrF准分子激光表面熔凝过程的温度场演化规律,考虑材料参数随温度变化和相变潜热的影响,建立了纳米光波导侧壁激光熔凝的二维有限元数值模型,研究了熔池边界的推进行为与不同工艺参数的映射关系.结果表明:熔池形成于波导上表面与迎光侧壁夹角处;激光入射角度一定时,熔池熔深与平均能量密度正相关;熔池形貌受控于激光入射角度,随着入射角度的减小,熔池形貌由单边U形过渡为单边V形最终呈带钝角单边V形.分析表明,较大激光入射角对应的熔池形貌更有利于波导侧壁的光整加工;据此提出先确定激光入射角度以优化熔池形貌,再选取合适平均能量密度以获得足够熔化深度的工艺方法.

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