激光蚀刻原理
激光刻蚀的原理及应用
激光刻蚀的原理及应用一、激光刻蚀的原理激光刻蚀是一种常用的微纳加工技术，利用激光的高能量密度和高光纯度，通过短时间内的局部加热和蒸发来刻蚀材料表面。
其原理可总结为以下几点：1.能量浓缩：激光束能量经过透镜或其他光学装置的聚焦，使得能量在一定焦点处集中，达到高能量密度。
2.光与物质相互作用：激光束照射到材料表面时，光被材料吸收，能量被传递到材料中。
3.能量转化：被吸收的光能转化为材料内部分子或结晶的热运动能量，导致其温度升高。
4.热膨胀和蒸发：材料在高温作用下发生热膨胀和表面蒸发，局部材料被气化或剥离。
5.刻蚀效应：经过多次激光的照射，材料的表面被不断剥离，形成所需的刻蚀效果。
二、激光刻蚀的应用激光刻蚀技术具有高精度、高效率和非接触等优点，因此被广泛应用于多个领域。
以下是一些激光刻蚀的典型应用：1. 微电子制造激光刻蚀技术在微电子制造中发挥着关键作用。
通过激光刻蚀，可以在芯片表面精确地形成电路、通孔等微结构，用于制造集成电路、硅芯片和微电子器件。
2. 纳米加工激光刻蚀可用于纳米加工，通过对纳米材料进行局部处理，实现纳米结构的制备。
例如，在纳米光子学领域，可以使用激光刻蚀技术制备纳米光学器件，如纳米光波导、纳米阵列等。
3. 生物医学在生物医学领域，激光刻蚀技术可以用于生物芯片的制作。
通过激光刻蚀，可以在芯片表面形成微小阵列，用于细胞培养、蛋白质分离等应用。
4. 光学元件制造激光刻蚀可以制造光学元件，如光纤耦合器、光学波导、光栅等。
通过激光刻蚀技术，可以实现对光学材料的精密加工，制备出具有特定功能和性能的光学元件。
5. 微机电系统制造微机电系统（MEMS）是一种结合微电子技术和机械工程技术的新型集成器件。
激光刻蚀技术在MEMS制造中起着重要的作用，用于制造微马达、压力传感器、加速度计等微型机械结构。
6. 表面处理激光刻蚀可用于表面处理，改变材料表面的形貌和性质。
例如，在材料加工中，激光刻蚀可以用于提高材料的附着性、耐磨性和耐腐蚀性。
激光刻蚀是什么原理的应用
激光刻蚀是什么原理的应用概述激光刻蚀是一种先进的加工技术，通过激光束的高能量聚焦和高速扫描，将材料表面的一部分蒸发或氧化，从而实现对材料的刻蚀。
该技术融合了光学、光子学、材料科学等多个领域，被广泛应用于微电子制造、材料加工、生物医学等领域。
原理激光刻蚀的原理基于激光与材料相互作用的物理过程。
当激光束照射到材料表面时，激光能量被材料吸收，使材料温度升高。
一旦材料温度超过其熔点或汽化温度，就会发生蒸发或氧化，从而形成刻蚀。
激光束的聚焦和高速扫描可以实现精细刻蚀，使刻蚀的深度和形状得以精确控制。
应用激光刻蚀技术在各个领域都有广泛的应用。
以下列举了一些主要的应用领域：1.微电子制造：激光刻蚀技术是微电子制造中常用的工艺之一。
它可以用于制造集成电路、光电子器件等微观元件。
激光刻蚀能够实现高精度、高效率的微细加工，可以提高电子器件的性能和可靠性。
2.材料加工：激光刻蚀可以用于各种材料的刻蚀和修剪。
例如，它可以在陶瓷材料上实现精细刻蚀，制造出各种功能陶瓷器件。
在金属材料加工中，激光刻蚀可以用于制造微孔、微槽等结构。
3.生物医学：激光刻蚀技术在生物医学领域有着广泛的应用。
它可以用于制造微流控芯片、生物芯片等生物医学器件。
激光刻蚀技术可以实现高精度的微细加工，可以制造出具有复杂结构的生物芯片。
4.激光标记：激光刻蚀技术可以用于在各种材料上进行标记。
通过调节激光的功率和扫描速度，可以实现不同深度和形状的标记。
这种标记方式具有高精度、高耐久性和不易褪色的特点，广泛应用于制造业和雕刻业。
5.光学制造：激光刻蚀技术在光学制造领域有着重要的应用。
它可以用于制造光学元件，如透镜、棱镜等。
通过精确控制激光的刻蚀深度和形状，可以实现高精度的光学加工，提高光学元件的性能。
总结激光刻蚀技术是一种重要的加工技术，它基于激光与材料相互作用的物理过程，通过激光束的高能量聚焦和高速扫描实现对材料的刻蚀。
该技术已广泛应用于微电子制造、材料加工、生物医学等领域，并在这些领域取得了重要的进展。
激光蚀刻电容图形设计
激光蚀刻电容图形设计要求一、激光银浆蚀刻原理设备以高频脉冲激光器为光源，以脉冲的形式在焦点位置对加工材料瞬间加热气化以达到去除银浆（或ITO 导电膜）材料的目的，在较高的重叠率下，通过高速振镜使光斑沿设计线段快速扫描，达到蚀刻整条线，使蚀刻线两边银浆分离断开;在此情况下，以振镜高速扫描刻蚀小幅面区域（110*110mm）+平台快速移动方式，CCD自动抓靶定位，实现激光稳定蚀刻银浆或ITO 材料的工艺方法。
二、银浆印刷工艺分析关于银浆印刷，要注意以下几点：银浆厚度要均匀，厚度控制在6~8um 左右，无异物和大颗粒；控制银浆边缘厚度变化。
一般印刷精度整板应控制在150um以内；印刷无针孔现象，边缘无锯齿或轻微。
银浆印刷完成，烘干后，随时间的变化，银浆特性也会发生改变，银浆容易脱落；如不在印刷完成后马上蚀刻，一般应付防静电保护膜，或存放在充满保护气体（如氮气）的空间中。
三、银浆线路设计方案1、两条激光线路的间距应为激光蚀刻(去除)线宽和银线保留线宽之和。
如激光蚀刻线宽为40 微米，银浆保留宽度为50 微米，则设计图形2 条激光线间距（线距）应为90 微米。
为保证激光蚀刻功能，线距应为激光线宽的2 倍以上，即线宽为40 微米时，线距应为80~100 微米。
在图形设计时，银浆蚀刻路径用单线条来表示。
如图1 所示，绿色线条为银浆设计路径，用单线条表示，紫色为印刷银浆外框（左边为引脚），绿色线条2 边黄色线条间部分为银浆需要蚀刻部分演示，如下图银浆蚀刻线宽为40 微米，银浆保留50 微米，2 条设计线路间距为90 微米，在设计图形时，黄线可省略。
图1 银浆激光切割线绘制规范（标注单位：毫米）图2 实际蚀刻效果2、在绘制线条的过程中，整个路径线条应使用直线拟合而成，应避免出现圆（如大半径圆弧外形，小圆弧倒角等）；如外观，功能等需要，确实需走圆弧，可以用多条线段拟合（整圆可以看成正N 边行，按精度需要选择边数）。
半导体 光刻蚀刻
半导体光刻蚀刻半导体光刻蚀刻是半导体工艺中非常重要的一步。
光刻蚀刻技术是指通过光刻技术和化学蚀刻技术将光罩上的图形转移到半导体表面，用于制造微电子器件。
本文将介绍光刻蚀刻的原理、步骤以及在半导体制造中的应用。
光刻蚀刻是半导体工艺中的关键步骤之一，用于将光罩上的图形转移到硅片表面，形成微电子器件的结构。
光刻蚀刻的原理是利用光敏胶的光学性质和化学蚀刻的特性，将光罩上的图形投影到硅片上，并通过化学蚀刻将不需要的部分去除，最终形成所需的器件结构。
光刻蚀刻的步骤通常分为光刻和蚀刻两个阶段。
首先，将光敏胶涂覆在硅片表面，形成一层均匀的光敏胶膜。
接下来，将光罩对准硅片，并通过紫外光照射光罩，将图形投影到光敏胶膜上。
光敏胶在光照后会发生化学反应，形成暴露区和未暴露区。
然后，将硅片浸入化学溶液中进行蚀刻。
化学溶液会选择性地溶解未暴露区的硅片，从而形成所需的器件结构。
光刻蚀刻在半导体制造中具有重要的应用价值。
首先，光刻蚀刻可以实现微电子器件的微米级精度制造，使得芯片的尺寸越来越小，性能越来越强。
其次，光刻蚀刻可以实现多层结构的制造，使得芯片具有更复杂的功能。
此外，光刻蚀刻还可以用于制造各种传感器、光电子器件等。
然而，光刻蚀刻也面临一些挑战和限制。
首先，光刻蚀刻的精度受到光学系统和化学蚀刻溶液的限制，难以实现纳米级别的制造。
其次，光刻蚀刻的成本较高，需要昂贵的设备和材料。
此外，光刻蚀刻还存在一些工艺问题，如光刻胶的选择、光刻胶的曝光剂选择等。
为了克服这些问题，科研人员不断进行研究和改进。
他们开发了更先进的光刻蚀刻技术，如多重光刻、纳米光刻等，以提高制造精度。
同时，他们还研究新型的光刻胶和曝光剂，以改善光刻胶的性能。
此外，还研究了新型的蚀刻溶液和工艺条件，以提高蚀刻的选择性和均匀性。
半导体光刻蚀刻是半导体制造中至关重要的一步。
它通过光刻和蚀刻技术将光罩上的图形转移到硅片表面，用于制造微电子器件。
光刻蚀刻具有精度高、多层结构制造能力强等优点，但也面临着成本高、精度受限等挑战。
激光刻蚀的原理和应用
激光刻蚀的原理和应用1. 激光刻蚀的原理激光刻蚀是一种通过激光光束对物体表面进行刻蚀的技术。
它利用激光光束的高能量密度和高聚束性来去除材料表面的一层物质，从而实现对物体表面的精细加工。
激光刻蚀的原理可以通过以下几个方面进行解析：1.光电热效应：激光光束的高能量密度会使物质表面吸收光能并迅速转化为热能，从而导致物质表面温度升高，达到揮发、熔化或汽化的程度，使物质在表面上被去除。
2.光电子效应：激光光束的高能量密度可以使光子与物质表面原子或分子发生碰撞，从而使电子脱离原子或分子，形成激发态或电离态，这些激发态或电离态会导致物质分子化学键的断裂，从而实现物质表面的去除。
3.光化学效应：激光与物质表面发生化学反应，形成新的化学物质或使原有化学物质发生结构或性质的变化，使物质表面被去除。
2. 激光刻蚀的应用激光刻蚀作为一种高精度、高效率的加工方法，在多个领域得到了广泛应用。
以下是激光刻蚀在不同领域的应用示例：2.1. 微电子制造领域激光刻蚀在微电子制造领域起着重要的作用。
它可以通过精确控制激光光束来进行微细图形的制作，如集成电路板、光电元件等。
激光刻蚀可以实现微米级别的精度，有效提高了微电子制造的生产效率和产品质量。
2.2. 光学器件制造领域激光刻蚀在光学器件制造领域也得到了广泛应用。
它可以用于制作光学元件的微细结构，如光栅、反射镜等。
激光刻蚀可以实现高精度、高复杂度的结构，从而提高光学器件的光学性能。
2.3. 生物医学领域在生物医学领域，激光刻蚀被用于进行组织工程和细胞培养等方面的研究。
激光刻蚀可以精确控制细胞或生物材料的形状和结构，从而实现对生物组织的精细修饰和修复，有助于提高生物医学研究的效果和治疗的效果。
2.4. 材料加工领域激光刻蚀在材料加工领域也有广泛的应用。
激光刻蚀可以用于制作金属、陶瓷等材料的微细结构和图案，如微孔、纹理等。
激光刻蚀可以实现高精度、高效率的加工，从而改善材料的性能和应用领域。
光蚀刻技术原理
光蚀刻技术原理
光蚀刻技术是一种利用光化学反应来制造微型结构的技术。
它是一种非接触式的加工方法，可以制造出高精度、高分辨率的微型结构，广泛应用于微电子、光电子、生物医学等领域。
光蚀刻技术的原理是利用光敏树脂的光化学反应来制造微型结构。
光敏树脂是一种特殊的聚合物材料，它可以在紫外线的照射下发生聚合反应，形成一层坚硬的保护层。
在光敏树脂上覆盖一层掩膜，然后用紫外线照射掩膜，掩膜上的图案就会被转移到光敏树脂上。
接着，将光敏树脂浸泡在蚀刻液中，蚀刻液会将未被保护的部分蚀刻掉，形成微型结构。
光蚀刻技术的优点是可以制造出高精度、高分辨率的微型结构。
由于光敏树脂的聚合反应是一种非接触式的加工方法，因此可以制造出非常细小的结构，甚至可以制造出纳米级别的结构。
此外，光蚀刻技术还可以制造出复杂的三维结构，具有很高的灵活性和可塑性。
光蚀刻技术的应用非常广泛。
在微电子领域，光蚀刻技术可以制造出微处理器、存储器、传感器等微型电子元件。
在光电子领域，光蚀刻技术可以制造出光纤、光波导、光栅等微型光学元件。
在生物医学领域，光蚀刻技术可以制造出微型生物芯片、微型药物传递系统等微型生物医学元件。
光蚀刻技术是一种非常重要的微型加工技术，具有广泛的应用前景。
随着科技的不断发展，光蚀刻技术将会越来越成熟，为人类带来更多的科技创新和发展。
激光蚀刻原理共22页
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4.晶体腔：工作物质，谐振腔，激发源
• 工作物质：使受激辐射成为介质中的主导过程，必要条件是在介质中造成离子数反 转分布，即使介质激活。例如：掺钕钇铝石榴石（Nd:YAG）YAG激光晶体。
• 谐振腔：加强介质中的受激辐射，通常由两块与工作介质轴线垂直的平面或凹球面 反射镜构成。工作介质实现了粒子数反转后就能产生光放大。谐振腔的作用是选择 频率一定、方向一致的光作最优先的放大，把其它频率和方向的光加以抑制。
E2
E2
入射光子
E1
E1
受激吸收跃迁
b.自发辐射：粒子受到激发而进入的激发态，不是粒子的稳定状态，如存在着可以接纳粒子 的较低能级，即使没有外界作用，粒子也有一定的概率，自发地从高能级激发态（E2）向 低能级基态（E1）跃迁，同时辐射出能量为（E2-E1）的光子。
E2
E2
E1
E1
自发辐射跃迁
自发辐射光子
目录 一：激光产生原理 二：激光刻蚀原理
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激光产生原理
1.激光定义：
激光的最初的中文名叫做“镭射”、“莱塞”，是它的英文名称LASER的音译，是取 自英文Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation的各单词头一个字母组 成的缩写词。意思是“通过受激发射光扩大”。激光的英文全名已经完全表达了制造激光的 主要过程。1964年按照我国著名科学家钱学森建议将“光受激发射”改称“激光”。
• 激发源：要是工作物质成为激活态，需要外界激励作用。一般有光泵式，电激励式 ，化学式。
激光刻蚀是什么原理的工艺
激光刻蚀是什么原理的工艺
激光刻蚀是一种利用激光束对材料进行加工的工艺。
它的原理基于激光与材料的相互作用。
激光刻蚀的过程中，高能量的激光束照射到被加工材料的表面。
激光光束的能量会被吸收或散射，然后转化为热能。
这种瞬时的高温能够使材料被蚀刻或蒸发，从而实现加工效果。
具体的原理取决于材料的特性和激光参数的选择。
一般来说，有两种主要的刻蚀方式：
1. 表面刻蚀：激光束直接照射在材料表面，将表面的物质蒸发或使其发生化学反应，从而实现刻蚀。
2. 体内刻蚀：激光束穿透材料表面，进入到材料内部。
在内部，激光能量转化为热能，导致局部区域的材料蒸发或溶解，从而实现刻蚀。
激光刻蚀具有高精度、非接触式、无机械应力等优点，因此被广泛应用于微电子制造、微加工、光学器件制造等领域。
不过，刻蚀过程中产生的热量也可能导致材料损伤或变形，需要合理选择激光参数和材料处理方式来控制加工过程。
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原子结构模型
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3.激光产生理论介绍
3-1 激光在产生过程中始终伴随着以下三种状态：
a. 受激吸收（简称吸收）：处于较低能级的粒子在受到外界的激发，吸收了能量时，跃迁到 与此能量相对应的较高能级。
全反光镜
反光镜： （越75% ）
Shutter
激光器外形
接光纤
Q-Switch
晶体腔
功率计
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激光器内部分解图（P4）
Q-Switch
晶体腔
半反镜
光纤耦合器 安徽锐富光电科技有限公司
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E2
入射光子
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E1
E1
受激吸收跃迁
b.自发辐射：粒子受到激发而进入的激发态，不是粒子的稳定状态，如存在着可以接纳粒子 的较低能级，即使没有外界作用，粒子也有一定的概率，自发地从高能级激发态（E2）向 低能级基态（E1）跃迁，同时辐射出能量为（E2-E1）的光子。
E2 E1
E2 E1
自发辐射光子
自发辐射跃迁 安徽锐富光电科技有限公司
激 光 产 生
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工作物质——被激励后能发生粒子数反转的活性物质
• • • 固体工作物质：掺钕钇铝石榴石（Nd：YAG）；红宝石；钕玻璃； 气体工作物质：CO2分子气体；He-Ne原子气体；氩离子气体； 半导体工作物质：砷化镓
电源 光源泵
•
工作介质（YAG晶体）
激光束
全反射镜
半反射镜
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处于粒子数反转状态的粒子体系（工作物质）。具有特定频率的 光进行放大。激光振荡器中工作物质发出的光不是外来的，而是 工作物质本身自发跃迁而产生的，即自发辐射（非受激辐射）。 由于自发辐射没有确定的频率及传播方向，且杂乱无章。为使自 发辐射频率单一性，就需要有一装置来实现，即光学谐振腔。 要解决自发辐射，使其呈单一性的方法是只有在工作物质的两侧 放置两块反射镜。而且两块反射镜必须彼此平行，并与工作物质 的光轴垂直（见图24）。两个反射镜中，一个是全反射镜，反射 有效率为99.8％，一个是半反射镜。反射率为40％～60％。谐 振腔即指两块反射镜构成的空间。在谐振腔中，初始的光辐射是 来自自发辐射，即处于高能级上粒子自发辐射光子跃迁到低能级。 由于这类辐射出来的光子初相位无规律地向四面八方射出。这种 光不是激光。而是像点烯的一个火种——尤如生炉子点火一样。
2.激光发展史：
1960年7月7日，梅曼宣布世界上第一台激光器由诞生，梅曼的方案是，利用一个高强 闪光灯管，来刺激红宝石。由于红宝石其实在物理上只是一种掺有铬原子的刚玉，所以当红 宝石受到刺激时，就会发出一种红光。在一块表面镀上反光镜的红宝石的表面钻一个孔，使 红光可以从这个孔溢出，从而产生一条相当集中的纤细红色光柱，当它射向某一点时，可使 其达到比太阳表面还高的温度。
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目录
一：激光产生原理
二：激光刻蚀原理
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激光产生原理
1.激光定义：
激光的最初的中文名叫做“镭射”、“莱塞”，是它的英文名称LASER的音译，是取 自英文Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation 的各单词头一个字母组 成的缩写词。意思是“通过受激发射光扩大”。激光的英文全名已经完全表达了制造激光的主要 过程。1964年按照我国著名科学家钱学森建议将“光受激发射”改称“激光”。
激励装置——能使激活介质发生粒子数反转分布的能源
• • • • • 光激励： 用脉冲光源来照射工作介质（闪光灯、LD）； 电激励： 用气体放电的办法来利用具有动能的电子去激发介质原子； 化学激励：应用化学反应方法； 热激励： 超音速绝热膨胀法； 注入式激励：采用向半导体物质注入大电流的方法。
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工作物质
全反射镜 激励能源
部分反射镜
激光的产生过程可归纳为 ： 粒 工 子 外界激励 作 数 物 反 质 转
偶 然 的 自 发 辐 射
其 它 光 粒 子 子 放 光学谐振腔 的 大 受 及 激 振 辐 荡 射
受激辐射光子 入射光子
E1
受激辐射跃迁
3-2 粒子数反转
要想使受激辐射占优势，必须使处在高能级E2的粒子数大于处在低能级E1的 粒子数，这种 分布正好与平衡态时的粒子分布相反，称为粒子数反转分布，简称粒子数反转，实现粒子数反
转是产生激光的必要条件。
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4.晶体腔：工作物质，谐振腔，激发源
• • 工作物质：使受激辐射成为介质中的主导过程，必要条件是在介质中造成离子数反 转分布，即使介质激活。例如：掺钕钇铝石榴石（Nd:YAG）YAG激光晶体。 谐振腔：加强介质中的受激辐射，通常由两块与工作介质轴线垂直的平面或凹球面 反射镜构成。工作介质实现了粒子数反转后就能产生光放大。谐振腔的作用是选择 频率一定、方向一致的光作最优先的放大，把其它频率和方向的光加以抑制。 激发源：要是工作物质成为激活态，需要外界激励作用。一般有光泵式，电激励式 ，化学式。
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c. 受激辐射（激光）: 当频率为=ν（E2-E1）/h的光子入射时，会引发粒子以一定的概率，迅 速地从能级E2跃迁到能级E1，同时辐射一个与外来光子频率、相位、偏振态以及传播方向都 相同的光子。
E2
入射光子
E2 E1
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激光刻蚀原理——以P1为例
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ห้องสมุดไป่ตู้
通过对激光器在不同功率和速度下所达 到的刻蚀效果开展研究, 探索激光刻蚀最 佳工艺, 并通过测试刻蚀前后玻璃的外观 、力学、光学特性变化确定激光刻蚀对 玻璃的影响, 进而探讨激光刻蚀技术在IT O 薄膜玻璃中的应用。
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激光器内部机构（P4）
• • • • • • 晶体腔：产生最原始的激光（包含YAG晶体，LED光源，电源）； 全反光镜：使光完全反射回去，增大光强度； 半反射镜：反射75%的光，只有满足一定直线性，能量和波长的光才能通过，大约25% ； Q-Switch：分X轴和Y轴，控制激光输出能量，得到能量较强，持续时间较长的光束； 功率计：量测输出的激光能量大小； Shutter：控制激光输出的一个开关。
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激光刻蚀的原理是:
当激光光束聚焦于几十个微米的目标物上时, 光电或者光热作用引发一系列的化学 键断裂, 发生的时间顺序随着材料的不同而不同。吸收性能较小的材料需要更多的幅照时 间, 在这段时间内材料接收了所传导的热能, 材料受压、熔化, 材料重新固化或者表面材料 蒸发, 或者在碳化之前燃烧。对于吸收性能较好的材料, 材料的蒸发或者粒子的烧蚀会在很 短的时间内发生。在极端的情形下, 发生了爆炸性的相位改变和形成了蒸发材料的冲击波 。激光刻蚀薄膜就是选择一个激光波长, 在这个波长上使被刻蚀的薄膜材料有最大的吸收 率, 而薄膜衬底有较大的透过率和反射率。在薄膜厚度一定的情况下, 激光器的工作功率与 刻蚀速度是刻蚀薄膜过程中的关键控制参数。
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自发辐射光子不断产生，同时射向工作物质，再激发工作物质产生很多新光子（受激 辐射）。光子在传播中一部分射到反射镜上，另一部分则通过侧面的透明物质跑掉。 光在反射镜的作用下又回到工作物质中，再激发高能级上的粒子向低能级跃迁，而产 生新的光子。在这些光子中，不在沿谐振腔轴方向运动的光子。就不与腔内的物质作 用。沿轴方向运动的光子，经过谐振腔中的两个反射镜多次反射，使受激辐射的强度 越来越强。促使高能级上的粒子不断地发出光来。如果光放大到超过光损耗时（衍射、 吸收、散射等损失）产生光的振荡，使积累在沿轴方向的光，从部分反射镜中射出这 就形成激光。 在谐振腔的反馈过程中，我们了解到光只能沿谐振腔的轴向传播，因此激光具有很高 的方向性。又由于谐振腔中两个反射镜之间距离不同，光在腔内不断地反射，得到加 强。而其它波长的光在腔内很快被衰减掉，谐振腔就可以选择一固定波长，说明激光 具有单色性。而激光的亮度高是由光放大产生的。