4H-SiC金属:在高功率激光照射中减轻热漂移效应
Boqu Chen1,2, Xiaoyu Sun1,2, Xiaoxuan Li2
1College of Information Science and Electronic Engineering, Zhejiang University, Hangzhou, 310007, China.
Advanced materials (Deerfield Beach, Fla.)
|November 19, 2024
概括
一种新型的碳化 (SiC) 金属为高功率激光处理提供了卓越的热稳定性. 这一突破最大限度地减少了热吸收和焦点转移,提高了激光系统的效率和多功能性.
科学领域:
- 光学和光子学 在光学和光子学.
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 激光技术 激光技术 激光技术
背景情况:
- 精确的激光束聚焦对于激光处理中的能量密度和效率至关重要.
- 传统光学镜片的热吸收和焦点转移限制了性能和多功能性.
- 现有的冷却方法增加了激光系统的复杂性和成本.
研究的目的:
- 为高功率激光应用引入具有增强热稳定的单质碳化 (SiC) 金属.
- 在聚焦精度和耐热性方面评估SiC金属的性能.
- 为了证明SiC金属在基于激光的材料加工中的实际好处.
主要方法:
- 制造一个单一的碳化 (SiC) 金属.
- 将SiC金属与高功率脉冲激光系统 (1030nm,15W) 的整合.
- 在长时间激光照射下对焦性能,温度升高和焦点偏移的描述.
- 在切割4H-SiC基板时评估金属的性能.
主要成果:
- C金属实现了衍射有限的聚焦,数值光圈 (NA) 为0.5和1厘米的焦距.
- 在15W激光照射下1小时,金属呈现出最小的温度升高 (3.2°C) 和焦点偏移 (14μm,相对0.1%).
- 与传统镜头相比,SiC金属镜头显示了6%的相对焦点偏移.
- 在4H-SiC基板切割中,SiC金属在经过1小时的操作后,切割深度仅有11.4%的变化.
结论:
- 单立体SiC金属镜头在高功率激光系统中提供无与伦比的热稳定性和耐热吸收性.
- 这些金属镜头显著减少了焦点移位,并保持了稳定的聚焦,性能优于传统光学.
- 开发的SiC光子设备代表了高功率激光应用的重大进步,提高了效率并使新的用途成为可能.
