Cuprins

1. Sistem laser in picosecundepentru microprocesarea materialelorCONTRACT CEEX S9/C39 « NANOLAS»,  2005-2008 Coordonator proiect: INFLPR Bucuresti (Director Proiect: Dr. Ion MORJAN) Parteneri: IMT BucurestiPRO OPTICA SA Bucuresti,Univ. Bucuresti (Fac de Fizica) OPTOELECTRONICA-2001 S.A Bucuresti Cuprins Sistemul laser cu emisie in pulsuri de picosecunde dezvoltat in cadrul proiectului NANOLAS. Experimente de ablatie laser pe filme subtiri de Au si Si3N4

2. Scopul cercetariiDezvoltarea unui sistem laser compact in pulsuri de mare energie (mJ-zeci de mJ) cu durata de sute de picosecunde, cu emisie in IR apropiat, VIZ si UV Aplicatii: - Micro/ nano-procesarea materialelor; - Telemetrie, LIDAR, imagini 3D, fotografie rapida; - Monitorizarea mediului ambiant.Laseri in picosecunde oferiti comercial - Sisteme laser in regim de blocare a modurilor (mode-locking); - Sisteme laser in regim de comutare a factorului de calitate (Q-switch), cu compresie temporala a pulsului laser. Structura sistemului laser in picosecunde - Oscilator pilot cu rezonator microchip in regim Q-switch pasiv pompat axial cu dioda laser; -Amplificator Nd:YAG cu doua treceri pompat cu lampa flash; - Etaj de conversie neliniara a radiatiei laser fundamentale in VIZ si UV.

3. Cap Laser WP CO EL Pompaj 810 nm M1 1064-nm Izolator optic Fibra optica Microchip MB1 D1 1064-nm 532-nm M2 M7 1064-nm E LBO 1064-nm 532-nm M6 MB2 266-nm M10 266-nm 532-nm 532-nm BBO M8 M9 D2 Incinta de pompaj Nd:YAG M3 M5 M4 Flash Apa deionizata Unitate Driver - Fascicul pompaj 810-nm + PC Configuratia sistemului laser in picosecunde

4. Caracteristici ale sistemului laser

5. Profilul transversal de intensitate Profilul temporal, 500-ps/cm Caracteristici de fascicul ale oscilatorului laser

6. Stabilitatea puterii medii de fascicul in armonica a patra (UV 266-nm); energie / puls 3.2-mJ, 2-Hz, rms <1.5 % (durata masurarii 3 min.) Profilul transversal de intensitate al fasciculului laser. 1064-nm, 15-mJ energie/ puls, 2-Hz frecv. de rep. 532-nm, 7-mJ energie/ puls, 2-Hz;

7. Rezolutia procesarii cu fascicule Gaussiene Cerinte pentru o procesare reproductibila cu rezolutie submicronica- Precizie de zeci/sute de nanometri in controlul planului de focalizare si in pozitonarea probei- Stabilitatea parametrilor de fascicul laser (energie/puls, profil de intensitate)

8. Film de aur # 200-nm (~ 160-nm Au + 40-nm Cr) pe substrat de siliciu λ = 532-nm E = 10-μJ /puls f = 75-mm 1 puls Rata de ablatie ~ 150-nm / puls 150-nm 50-μm

9. Aur # 200-nm λ = 532-nm E = 10-μJ /puls f = 75-mm 2 pulsuri 190-nm Aur # 200-nm λ = 532-nm E = 10-μJ /puls f = 75-mm 3 pulsuri λ = 532-nm E = 10-μJ f = 75-mm 3 pulsuri 1200-nm

10. Au λ = 532-nm f = 75-mm E = 10-μJ /puls 3 pulsuri 2 pulsuri 1 puls E = 20-μJ /puls 3 pulsuri 2 pulsuri 1 puls

11. Etalonarea fluentei laser in spotul focal λ = 532-nmAur # 200-nm f = 75-mm μJ μm

12. Film de Si3N4 # 200-nm pe substrat de siliciu λ = 266-nm E = 15-μJ /puls f = 100-mm Rata de ablatie ~ 100-nm / puls 3 pulsuri 2 pulsuri 3 3 200-nm 280-nm 50-μm

13. Si3N4 λ = 266-nm f = 100-mm 1 puls E = 15-μJ /puls E = 25-μJ /puls

14. Etalonarea fluentei laser in spotul focal λ = 266-nm # 200-nm f = 100-mm μJ μm

15. CONCLUZII • Testele de ablatie efectuate pe filme subtiri de Au si Si3N4 cu pulsuri laser de picosecunde au evidentiat o procesare laser reproductibila, care probeaza stabilitatea parametrilor de fascicul si calitatea emisiei laser in IR, VIZ si UV. • A fost determinat pragul de ablatie al filmelor procesate: • - Au: 0,5 J/cm2 la lungimea de unda de 532-nm; • - Si3N4: 3,4 J/cm2 la 266-nm. • 3. Tipuri de microprocesari recomandate pentru acest tip de sursa laser: • - Ablatia materialelor: metale, filme subtiri, siliciu, materiale ceramice; • - Nanostructurarea filmelor subtiri si a suprafetelor.