3-21  激光微加工技术在ICF中的应用

唐昶环  黄翼翔  胡  昕  陈  铭  王耀梅  成金秀  刘慎业

    建立以二极管泵浦的Nd:YAG连续固体激光器为基础的微结构加工平台。激光器谐振腔输出基横模，输出波长1 064 nm，采用调Q技术压缩脉宽，激光器输出峰值功率大于10 W，可选择连续及脉冲工作方式。

激光微加工的原理是将输出的光束聚焦，利用激光的热效应烧蚀待加工元件。影响加工尺寸的主要因素有：(1)激光输出能量的大小，可以通过调整激光器驱动电流的大小来控制；(2)加工时间的长短或待加工件移动的快慢；(3)激光光斑的大小，即控制待加工元件的离焦量。这3种影响因素相互关联，加工过程中必需反复摸索工艺参数，找到激光器最佳的工作状态，完成产品的加工。

通过1年来实际加工过程中的探索，掌握了该激光器的工艺流程，提高了本品的加工质量，并拓展了该激光器的应用范围，具体表现在以下几个方面：

(1)阵列针孔的加工。ICF诊断中最常用的是针孔相机的单针孔，以及X光分幅相机使用的4´4阵列针孔。配合内爆单能界面诊断，提出35(行)´300(列)的阵列针孔的加工要求。通过工艺探索，完成该工作。孔径范围f5~f25，一致性好于3%(RMS)，该阵列针孔板已成功地运用于神光实验。(2)在高分子薄膜材料上打孔。该方法解决了电火花加工难以在介电材料上打孔的难题。利用衬垫吸能材料，将激光器输出能量沉积在衬垫上，然后烧蚀高分子薄膜、成孔，该组件已成功用于内爆靶丸的装配，由于成功地控制了膜上孔的大小及位置，有效地提高了靶丸装配精度，减少了实验中的干扰因素。利用该项技术加工的产品已成功用于神光实验。(3)表面标识。利用该装置可在金属、非金属表面刻蚀标识，如标尺、文字、符号等。(4)靶球上开孔。为了在玻璃靶球内充入诊断气体Ar，对利用激光束在微球上开孔作了有益的探索，通过工艺摸索，该路线基本可行。(5)微靶元件的加工。在不透明度实验、腔物理实验中，CH薄膜的支撑架，台阶靶的支撑架等，通常采用“回”字形框。由于是先开诊断孔后配框架安装在诊断孔上，因此对“回”字形框架的尺寸精度要求高，通过选择加工参数，较好地控制了工件的尺寸。(6)其他元件的加工。如软边光阑、栅网、激光引导光阑、金属箔的切割等，加工的元件均已成功地运用于科研中。