脉冲激光沉积技术原理

第27卷 第5期2003年10月

激 光 技 术LASERTECHNOLOGY

Vol.27,No.5October,2003

文章编号:1001 3806(2003)05 0443 04

脉冲激光沉积技术及其应用*

陈传忠 包全合 姚书山 雷廷权

1

1

1

1,2

(1山东大学材料科学与工程学院,济南,250061) (2哈尔滨工业大学材料科学与工程学院,哈尔滨,150001)摘要:薄膜材料已在微电子元件、超导材料、生物材料等方面得到广泛应用,为了得到高质量的薄膜材料,脉

冲激光沉积技术受到了广泛的关注。介绍了脉冲激光沉积技术的原理、特点,综述了其在制备半导体、高温超导、类金刚石、铁电、生物陶瓷薄膜等方面的应用和研究现状,展望了该项技术的应用前景。

关键词:脉冲激光沉积;薄膜;应用;研究现状

中图分类号:TN249 文献标识码:A

Pulsedlaserdepositionanditsapplication

ChenChuanzhong,BaoQuanhe,YaoShushan,LeiTingquan

2

1111,2

(1SchoolofMaterialsScienceandEngineering,ShandongU

第31卷第1期

2009年2月

压　电　与　声　光

PIEZOELECTECTRICS&ACOUSTOOPTICS

Vol.31No.1Feb.2009

　　文章编号:100422474(2009)0120094203

铌酸盐无铅压电薄膜的脉冲激光沉积制备研究

陆　雷1,2,肖定全1,赁敦敏1,3,张永彬2,朱建国1

(1.四川大学材料科学与工程学院,四川成都610064;2.中国工程物理研究院,四川绵阳621900;

3.香港理工大学应用物理系,香港九龙)

　　摘　要:采用脉冲激光沉积(PLD)在Pt/Ti/SiO2/Si基片上制备了新型Li0.04(Na0.5K0.5)0.96(Nb0.775Ta0.225)O3

无铅压电陶瓷薄膜,分别利用X2射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)研究了该薄膜的晶体结构及表面形貌,分析研究了制备技术和工艺对薄膜晶体结构及表面形貌的影响。研究结果表明:薄膜的热处理温度和氧气压力对所生长的薄膜影响较大;制备Li0.04(Na0.5K0.5)0.96(Nb0.775Ta0.225)O3薄膜的最佳退火温度和氧气压力分别为650℃和30Pa;利用脉冲激光沉积的Li0.04(Na0.5K0.5)0.96(Nb0.775Ta0.2

第31卷第1期

2009年2月

压　电　与　声　光

PIEZOELECTECTRICS&ACOUSTOOPTICS

Vol.31No.1Feb.2009

　　文章编号:100422474(2009)0120094203

铌酸盐无铅压电薄膜的脉冲激光沉积制备研究

陆　雷1,2,肖定全1,赁敦敏1,3,张永彬2,朱建国1

(1.四川大学材料科学与工程学院,四川成都610064;2.中国工程物理研究院,四川绵阳621900;

3.香港理工大学应用物理系,香港九龙)

　　摘　要:采用脉冲激光沉积(PLD)在Pt/Ti/SiO2/Si基片上制备了新型Li0.04(Na0.5K0.5)0.96(Nb0.775Ta0.225)O3

无铅压电陶瓷薄膜,分别利用X2射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)研究了该薄膜的晶体结构及表面形貌,分析研究了制备技术和工艺对薄膜晶体结构及表面形貌的影响。研究结果表明:薄膜的热处理温度和氧气压力对所生长的薄膜影响较大;制备Li0.04(Na0.5K0.5)0.96(Nb0.775Ta0.225)O3薄膜的最佳退火温度和氧气压力分别为650℃和30Pa;利用脉冲激光沉积的Li0.04(Na0.5K0.5)0.96(Nb0.775Ta0.2

脉冲激光焊接工艺

脉冲激光焊接工艺

脉冲激光焊接工艺

概述1、激光焊接是一种新兴的焊接工艺，它 相对各种传统焊接最大的优势就是热影响 范围小，变形小，焊缝精美。 2、脉冲激光焊接一般用于点焊和中小功 率的缝焊，焊接厚度一般不大于1mm。

脉冲激光焊接工艺

在脉冲激光焊中用到的一些名词1、注入电功率：由激光电源提供给氙灯的电功 率。其值P=23.7×I3/2。 2、激光平均功率：实际输出的激光功率，大约 等于注入电功率的2-3%。我们的机器上是几十 到几百瓦。 3、激光峰值功率：激光在实际出光时的瞬间功 率。由于我们是使用脉冲激光，激光峰值功率等 于平均功率除以占空比。在我们的机器上一般是 几个千瓦的数量级。

脉冲激光焊接工艺

激光波形解释脉宽=5ms 频率=1000/20=50Hz 峰值功率=1KW 平均功率=1×5÷20=250W 1

脉冲激光焊接工艺

在脉冲激光焊中用到的一些名词

激光功率密度：单位面积内的激光功率。等于激 光峰值功率除以光斑面积。用于焊接一般是 104W/cm2 ~105W/cm2级别。

激光脉冲能量：指单个脉冲所输出的能量。由储 能电容容量、电压和氙灯决定。这是一个重要的 指标，在点焊的时候，单点能量的稳定性对

脉冲激光焊接工艺

脉冲激光焊接工艺

脉冲激光焊接工艺

概述1、激光焊接是一种新兴的焊接工艺，它 相对各种传统焊接最大的优势就是热影响 范围小，变形小，焊缝精美。 2、脉冲激光焊接一般用于点焊和中小功 率的缝焊，焊接厚度一般不大于1mm。

脉冲激光焊接工艺

在脉冲激光焊中用到的一些名词1、注入电功率：由激光电源提供给氙灯的电功 率。其值P=23.7×I3/2。 2、激光平均功率：实际输出的激光功率，大约 等于注入电功率的2-3%。我们的机器上是几十 到几百瓦。 3、激光峰值功率：激光在实际出光时的瞬间功 率。由于我们是使用脉冲激光，激光峰值功率等 于平均功率除以占空比。在我们的机器上一般是 几个千瓦的数量级。

脉冲激光焊接工艺

激光波形解释脉宽=5ms 频率=1000/20=50Hz 峰值功率=1KW 平均功率=1×5÷20=250W 1

脉冲激光焊接工艺

在脉冲激光焊中用到的一些名词

激光功率密度：单位面积内的激光功率。等于激 光峰值功率除以光斑面积。用于焊接一般是 104W/cm2 ~105W/cm2级别。

激光脉冲能量：指单个脉冲所输出的能量。由储 能电容容量、电压和氙灯决定。这是一个重要的 指标，在点焊的时候，单点能量的稳定性对

脉冲激光测距仪发射与接收的透镜设计

摘要：根据脉冲激光测距仪的原理，采用单透镜对脉冲激光测距仪发射的光述进行准直和对回波光束的汇聚。通过对单透镜准直系统对发散角的压缩，以及对反射回波的汇聚，运用ZMAX对发射和接收的光学成像系统进行模拟，选取最佳的设计方案。该方法不仅满足脉冲激光测距仪的基本设计要求，同时可以方便校正像差，使得准直系统的设计比较简单，节省制作成本，且便于携带。 关键词：激光测距；发射光束准直；ZEMAX；像差

Abstract： 1 引言

脉冲激光测距仪具有体积小、重量轻、功耗低、便于携带等优点，因此在许多领域被广泛应用。脉冲激光测距仪发射和接收激光能量决定其测距性能的主要参量之一。由于半导体激光二极管发射出来的光束，在相互垂直的平面内有一定的发散角，侧向发散角?//一般为10°左右；而横向发散角??为30°左右。所以在使用半导体激光器时作为发射源时，需要对半导体激光器发射出来的光束先进行准直。目前，有非球面单透镜准直系统，长焦距大孔径的光学系统组合，柱面镜加普通光学系统进行准直，宏/微观光学元件结合进行准直等进行准直。接收有单透镜的接收设计和透镜组系统的设计等。

2 激光光束

从激光二极管半导体发射出来的光束呈高斯分布的TE

第一章 激光的基本原理及其特性

激光技术是二十世纪六十年代初发展起来的一门新兴学科。激光的问世引起了现代光学技术的巨大变革。激光在现代工业、农业、医学、通讯、国防、科学研究等各方面的应用迅速扩展，之所以在短期间获得如此大的发展是和它本身的特点分不开的。

激光与普通光源相比较有三个主要特点，即方向性好，相干性好和亮度高，其原因在于激光主要是光的受激辐射，而普通光源主要是光的自发辐射。研究激光原理就是要研究光的受激辐射是如何在激光器内产生并占据主导地位而抑制自发辐射的。本章首先从光的辐射原理讲起，讨论与激光的发明和激光技术的发展有关的各方面物理基础和产生激光的条件。

光的辐射既是一种电磁波又是一种粒子流，激光是在人们认识到光有这两种相互对立而又相互联系的性质后才发明的。因此本章从介绍光的波粒二象性开始研究原子的辐射跃迁。激光的产生又是光与物质的相互作用的结果，对光的平衡热辐射和光与物质的相互作用 (光的自发辐射、受激辐射、受激吸收) 的研究是发明激光的物理基础。光谱线的宽度，线型函数是影响激光器性能的重要因素，提高激光的单色性是激光技术的发展的一个重要方向。阐明上述这些基础后，本章最后一节讨论激光产生的条件。

1. 1 激光的特性

光的一个基本性

《激光原理与技术》习题一

班级 序号 姓名 等级

一、选择题

1、波数也常用作能量的单位，波数与能量之间的换算关系为1cm-1 = eV。 （A）1.24×10-7 (B) 1.24×10-6 (C) 1.24×10-5 (D) 1.24×10-4

2、若掺Er光纤激光器的中心波长为波长为1.530μm，则产生该波长的两能级之间的能量间隔约为 cm-1。

（A）6000 (B) 6500 (C) 7000 (D) 10000

3、波长为λ=632.8nm的He-Ne激光器，谱线线宽为Δν=1.7×109Hz。谐振腔长度为50cm。假设该腔被半径为2a=3mm的圆柱面所封闭。则激光线宽内的模式数为 个。 （A）6 (B) 100 (C) 10000 (D) 1.2×109

4、属于同一状态的光子或同一模式的光波是 . (A) 相干的 (B) 部分相干的 (C

第一章 激光的原理及技术基础

1、激光的特点：高方向性（空间相干性），高单色性（时间相干性），高相干性，高亮度。

2、激光产生的必要条件是：粒子数反转条件。粒子数反转指的是上能级的粒子数大于下能级的粒子数。另外，还需要谐振腔，以及增益大于或等于损耗。 3、激光输出的平面发散角与光束的衍射角的关系。发散角的公式。

4、不同类型和不同特点的激光器的结构不同，但是基本结构是一样的，都是由激光工作物质、泵浦源和光学谐振腔三大部分组成。

5、明确三者的作用：激光工作物质是产生粒子数反转的物质；泵浦源是使工作物质产生粒子数反转；光学谐振腔在激光器中所起的作用是提供正反馈和激光输出，还对振荡光束的方向和频率进行限制。 6、谐振腔的稳定性条件：0?J1J2?1，其中J??1???L??。满足0?J1J2?1条件的R?腔称为稳定腔；满足J1J2?1或J1J2?0条件的腔称为非稳腔，如双凸腔，平—凸腔；满足J1J2?0或J1J2?1条件的腔称为临界腔，如对称共焦腔，平行平面腔和共心腔。

7、激光振荡模式分为纵模和横模。相邻的纵模间的频率间隔为??q?c2?L。激

光器中可能出现的纵模数与两个因素有关：一是原子（分子和离子）自发发射的荧光线宽??F，??F越大

《激光原理与技术》习题一

班级 序号 姓名 等级

一、选择题

1、波数也常用作能量的单位，波数与能量之间的换算关系为1cm-1 = eV。 （A）1.24×10-7 (B) 1.24×10-6 (C) 1.24×10-5 (D) 1.24×10-4

2、若掺Er光纤激光器的中心波长为波长为1.530μm，则产生该波长的两能级之间的能量间隔约为 cm-1。

（A）6000 (B) 6500 (C) 7000 (D) 10000

3、波长为λ=632.8nm的He-Ne激光器，谱线线宽为Δν=1.7×109Hz。谐振腔长度为50cm。假设该腔被半径为2a=3mm的圆柱面所封闭。则激光线宽内的模式数为 个。 （A）6 (B) 100 (C) 10000 (D) 1.2×109

4、属于同一状态的光子或同一模式的光波是 . (A) 相干的 (B) 部分相干的 (C