第４４卷㊀第１期
中㊀国㊀激㊀光V o l ．４４,N o ．１２０１７年１月C H I N E S EJ O U R N A LO FL A S E R S J a n u a r y
,２０１７全光纤皮秒激光切割蓝宝石晶圆的实验研究
胡小豹１,㊀郝㊀强１,㊀郭政儒１,㊀曾和平１,２
１
上海理工大学光电信息与计算机工程学院,上海２０００９３;２华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室,上海２０００６２摘要㊀搭建了中心波长为１０６４n m 的光纤激光器装置.全保偏光纤结构的锁模脉冲种子源结合选频单元和全光
纤放大器,实现了重复频率连续可调㊁脉冲串中脉冲数可选㊁微焦量级单脉冲能量的皮秒激光输出.通过优化选取
激光器的输出参数,对厚度为１１０μm 的蓝宝石晶圆进行了切片.观察多种激光参数下切片后的微观形貌,
发现单脉冲能量㊁脉冲串的脉冲数以及光束的光斑圆度会显著影响切割效果.在重复频率１００k H z ㊁脉冲串内７脉冲㊁光斑圆度大于９７％㊁平均功率０．３７W ㊁划切速度６００mm /s 时,芯片外观最佳,良品率高达９９．５８％.关键词㊀激光制造;光纤激光器;超短脉冲;隐形切割;蓝宝石晶圆
中图分类号㊀O ４３７㊀㊀㊀㊀㊀㊀文献标识码㊀A㊀㊀㊀
d o i :１０．３７８８/C J L ２０１７４４．０１０２０１６D i c i n g o f S a p p
h i r eW a f e rw i t hA l l ＧF i b e rP i c o s e c o n dL a s e r H uX i a o b a o １ ㊀H a oQ i a n g １ ㊀G u oZ h e n g r u １ ㊀Z e n g H e p i n g １ ２１S c h o o l o f O p t i c a l ＧE l e c t r i c a l a n dC o m p u t e rE n g i n e e r i n g U n i v e r s i t y o f S h a n g h a i f
o r S c i e n c e a n dT e c h n o l o g y S h a n g
h a i ２０００９３ C h i n a ２S t a t eK e y L a b o r a t o r y o f P r e c i s i o nS p e c t r o s c o p y E a s tC h i n aN o r m a lU n i v e r s i t y S h a n g
h a i ２０００６２ C h i n a A b s t r a c t ㊀A na l l Ｇf i b e ru l t r a f a s tl a s e rs y s t e m w a sd e m o n s t r a t e d b y u t i l i z i n g p o l a r i z a t i o n Ｇm a i n t a i n i n g f
i b e r sa n d p o l a r i z a t i o n Ｇm a i n t a i n i n g f i b e r c o m p o n e n t s 敭T h e c e n t r a lw a v e l e n g t ho f t h e s y s t e m w a s １０６４n m敭A p a s s i v e l y m o d e Ｇl o c k e d f i b e r l a s e r a p u l s es e l e c t o r a n ds u b s e q u e n t f i b e r a m p l i f i e r s r e a l i z e d m i c r o j o u l e p u l s ee n e r g y w i t ht u n a b l e r e p e t i t i o n r a t e a n da l t e r a b l e p u l s en u m b e r i nas i n g l e p u l s es t r i n g 敭I na d d i t i o n a na p p l i c a t i o no f t h i s l a s e r s y s t e m w a s c a r r i e do u t o nd i c i n g o f １１０μmt h i c ks a p p h i r ew a f e r 敭E x p e r i m e n t a l r e s u l t s s h o w e d t h a t t h e p u l s e e n e r g y
t h e p u l s en u m b e r i na s i n g l e p u l s e s t r i n g a n dt h eb e a m q u a l i t y s i g n i f i c a n t l y a f f e c t e dt h ea b l a t i o n p e r f o r m a n c e 敭U p t o ９９敭５８％y i e l d r a t ew a s a c h i e v e db y u s i n g １００k H z r e p e t i t i o n r a t e ７p u l s e s i n a p u l s e s t r i n g ９７％b e a mc i r c u l a r i t y ０敭３７Wa v e r a g e p o w e r a n d６００mm s d i c i n g s p
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i r ew a f e r O C I S c o d e s ㊀１４０敭３３９０ １４０敭３４５０ ２２０敭４６１０㊀㊀收稿日期:２０１６Ｇ０６Ｇ２４;收到修改稿日期:２０１６Ｇ０７Ｇ２８
基金项目:国家重大科学仪器设备开发专项(２０１２Y Q １５００９２)㊁国家自然科学基金(１１４０４２１１)
㊁上海市自然科学基金(１３Z R １４５８１００)作者简介:胡小豹(１９９１ ),男,硕士研究生,主要从事光纤激光器方面的研究.E Ｇm a i l :x i a o b a o _h u ＠f o x m a i l ．c o m 导师简介:郝㊀强(１９８１ )
,男,博士,副教授,主要从事超快激光技术方面的研究.E Ｇm a i l :q i a n g
h a o ＠u s s t ．e d u ．c n (通信联系人)１㊀引㊀㊀言
近年来,发光二极管(L E D )的应用越来越广泛[１Ｇ２].目前,G a N 基L E D 芯片大都使用蓝宝石基板做衬底,原因在于蓝宝石具有高硬度㊁良好的电绝缘性㊁高耐磨性㊁优良的热导率以及化学性能稳定等特点[３Ｇ４].L E D 芯片中G a N 层厚度通常只有５μm 左右,蓝宝石衬底厚度一般为４００~５００μm ,经过打磨工艺后基底厚度为１００μm 左右.故对L E D 芯片的切割实际上就是对蓝宝石的切割.由于蓝宝石的硬度仅次于金刚
石且脆性高,传统的机械加工容易产生废屑㊁崩边㊁裂纹等不良影响,机械接触式的加工方法使得刀具损耗增０１０２０１６Ｇ１
