2.2.1.4激光器的分类

什么是激光器呢？激光器就是利用受激辐射原理使光在某些受激发的物质中放大或振荡发射的器件。

用光、电及其他办法对物质进行激励，使得其中一部分粒子激发到能量较高的状态，当这种状态的粒子数大于能量较低状态的粒子数时，由于受激辐射，物质就能对某一波长的光辐射产生放大作用，也就是这种波长的光辐射通过物质时，会发射强度放大并与入射光波位、频率和方向一致的光辐射，这种装置称为激光放大器。

激光器的种类很多,可分为固体、气体、液体、半导体和染料等五种类型:

  (1)固体激光器一般小而坚固,脉冲辐射功率较高,应用范围较广泛。

  (2)半导体激光器体积小、重量轻、寿命长、结构简单,特别适于在飞机军舰、车辆和宇宙飞船上使用。半导体激光器可以通过外加的电场、磁场、温度、力等改变激光的波长,能将电能直接转换为激光能,所以发展迅速。

  (3)气体激光器以气体为工作物质,单色性和相干性较好,激光波长可达数千种,使各种石英晶体振荡器等频率元件应用广泛。气体激光器结构简单、造价低廉、操作方便。在工农业、医学、精密测量、全息技术等方面应用广泛。气体激光器有电能、热能、化学能、光能、核能等多种激励方式。

  (4)染料激光器以液体染料为工作物质,于1966年问世,广泛应用于各种科学研究领域。

  (5)红外激光器已有多种类型,应用范围广泛,它是一种新型的红外辐射源,特点是辐射强度高、单色性好、相干性好、方向性强。

2.2.2激光微调技术的原理

  虽然将激光应用于石英晶振频率微调在国内外尚处于研究阶段,但激光加工技术已经是一项非常成熟的技术。与激光频率微调技术十分类似的激光调阻技术已广泛用于生产,它是激光在大规模集成电路生产中较为成熟的技术之一,在某些情况下,它是获得高精度电路和高速生产的唯一方法[29]。

  发展至今天,激光调阻设备每秒钟可调200个以上的电阻,调阻精度可达±0.01%~0.1%,可见调阻速度之快、效率之高[29]。现在世界各地已有数以千计的激光微调系统在生产线上运用,主要由美国、日本制造,它们可对厚、薄膜电路及单片电路进行加工。到80年代,激光功能微调技术也已进入实用阶段。

  而把激光微调应用于本课题,对贴片晶振进行频率微调与激光调阻在原理上有着极大的相似性和可重复性。下面以激光调阻技术为参考,分析激光频率微调技术。

  激光调阻技术是将激光器发出的脉冲激光束聚焦成很小的光点,达到适当的能量密度,对薄、厚膜电阻的导电体进行切割,使之膜层熔融、蒸发,以改变薄、厚膜电阻导体的有效导电面积或有效导电长度,达到调整薄、厚膜电阻单元阻值的目的[29]。加工时将激光束聚焦在电阻薄膜上,将薄膜物质气化。微调时首先对电阻进行测量,将数据传送给计算机,计算机根据预先设计好的修调方法指令光束定位器使激光按一定路径切割电阻,直至阻值达到设定值。

  薄膜的激光加工一般包括以下几个过程:激光束经聚焦后照射至薄膜表面; 薄膜吸收激光能量;薄膜被加热、熔化或气化;在表面张力或喷射作用下材料去除;通过热传导热量散失[31]l连续的激光刻蚀膜层的过程实际上就是激光扫描膜表面的过程,刻蚀后的膜表面实际上是由一个个孔的痕迹组成的。也就是说激光微调的过程实际上就是不断重复激光打孔的过程。

  鉴于激光频率微调技术与激光调阻技术的极大相似性,以及对于激光打孔的研究国内早已开展,并找到了影响激光打孔的工艺参数及各参数与孔径和孔深的关系的事实,可以说本课题采用激光技术是可行的。

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