<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.3 20210610//EN" "JATS-journalpublishing1-3.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="1.3" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xml:lang="ru"><front><journal-meta><journal-id journal-id-type="publisher-id">bsuir</journal-id><journal-title-group><journal-title xml:lang="ru">Доклады БГУИР</journal-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Doklady BGUIR</trans-title></trans-title-group></journal-title-group><issn pub-type="ppub">1729-7648</issn><issn pub-type="epub">2708-0382</issn><publisher><publisher-name>БГУИР</publisher-name></publisher></journal-meta><article-meta><article-id pub-id-type="doi">10.35596/1729-7648-2019-125-7-152-156</article-id><article-id custom-type="elpub" pub-id-type="custom">bsuir-2228</article-id><article-categories><subj-group subj-group-type="heading"><subject>Research Article</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="ru"><subject>СЕКЦИЯ 5. МЕТРОЛОГИЯ И СТАНДАРТЫ</subject></subj-group></article-categories><title-group><article-title>ФЕМТОСЕКУНДНОЕ ЛАЗЕРНОЕ СКРАЙБИРОВАНИЕ САПФИРА НА ДЛИНАХ ВОЛН 1040 И 520 НМ</article-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>FEMTOSECOND LASER SCRIBING OF SAPPHIRE AT WAVELENGTH 1040 AND 520 NM</trans-title></trans-title-group></title-group><contrib-group><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Шуленкова</surname><given-names>В. А.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Shulenkova</surname><given-names>B. A.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Шуленкова Варвара Алексеевна, младший научный сотрудник</p><p>220072, Республика Беларусь, Минск, пр. Независимости, 68-2</p><p>тел.+375-17-294-90-28</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Shulenkova Barbara Alexeevna, Junior Researcher</p><p>220072, Republic of Belarus, Minsk, Nezavisimosti ave., 68-2</p><p>tel. +375-17-294-902-8</p></bio><email xlink:type="simple">shulenkovab@gmail.com</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Луценко</surname><given-names>Е. В.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Lutsenko</surname><given-names>E. V.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>К.ф.-м.н., доцент, заместитель заведующего центром</p><p>220072, Республика Беларусь, Минск, пр. Независимости, 68-2</p><p>тел.+375-17-294-90-28</p></bio><bio xml:lang="en"><p>PhD, Associate Professor, Deputy Head of Centrum</p><p>220072, Republic of Belarus, Minsk, Nezavisimosti ave., 68-2</p><p>tel. +375-17-294-902-8</p></bio><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Данильчик</surname><given-names>А. В.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Danilchik</surname><given-names>A. V.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Научный сотрудник</p><p>220072, Республика Беларусь, Минск, пр. Независимости, 68-2</p><p>тел.+375-17-294-90-28</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Researcher</p><p>220072, Republic of Belarus, Minsk, Nezavisimosti ave., 68-2</p><p>tel. +375-17-294-902-8</p></bio><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Соловьёв</surname><given-names>Я. А.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Solovjov</surname><given-names>Ja. A.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>К.т.н., доцент, заместитель директора филиала «Транзистор»</p></bio><bio xml:lang="en"><p>PhD, Associate Professor, Deputy Director of «Transistor» Branch</p></bio><xref ref-type="aff" rid="aff-2"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Петлицкий</surname><given-names>А. Н.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Pyatlitski</surname><given-names>A. N.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>К.ф.-м.н., доцент, директор ГЦ «Белмикроанализ» филиала «НТЦ Белмикросистемы»</p></bio><bio xml:lang="en"><p>PhD, Associate Professor, Director of SC «Belmicroanalysis» of «Belmicrosystems» Branch</p></bio><xref ref-type="aff" rid="aff-2"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Киросирова</surname><given-names>М. В.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Kirasirava</surname><given-names>M. V.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Инженер ГЦ «Белмикроанализ» филиала «НТЦ Белмикросистемы»</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Engineer of SC «Belmicroanalysis» of «Belmicrosystems» Branch</p></bio><xref ref-type="aff" rid="aff-2"/></contrib></contrib-group><aff-alternatives id="aff-1"><aff xml:lang="ru"><institution>«Институт физики НАН Беларуси»</institution></aff><aff xml:lang="en"><institution>B.I. Stepanov Institute of Physics of NAS of Belarus</institution></aff></aff-alternatives><aff-alternatives id="aff-2"><aff xml:lang="ru"><institution>ОАО «Интеграл» – управляющая компания холдинга «Интеграл»</institution></aff><aff xml:lang="en"><institution>«Integral» holding managing company</institution></aff></aff-alternatives><pub-date pub-type="collection"><year>2019</year></pub-date><pub-date pub-type="epub"><day>07</day><month>12</month><year>2019</year></pub-date><volume>0</volume><issue>7 (125)</issue><issue-title>Спецвыпуск</issue-title><fpage>152</fpage><lpage>156</lpage><permissions><copyright-statement>Copyright &amp;#x00A9; Шуленкова В.А., Луценко Е.В., Данильчик А.В., Соловьёв Я.А., Петлицкий А.Н., Киросирова М.В., 2019</copyright-statement><copyright-year>2019</copyright-year><copyright-holder xml:lang="ru">Шуленкова В.А., Луценко Е.В., Данильчик А.В., Соловьёв Я.А., Петлицкий А.Н., Киросирова М.В.</copyright-holder><copyright-holder xml:lang="en">Shulenkova B.A., Lutsenko E.V., Danilchik A.V., Solovjov J.A., Pyatlitski A.N., Kirasirava M.V.</copyright-holder><license xml:lang="ru" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.</license-p></license><license xml:lang="en" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.</license-p></license></permissions><self-uri xlink:href="https://doklady.bsuir.by/jour/article/view/2228">https://doklady.bsuir.by/jour/article/view/2228</self-uri><abstract><p>Резка сапфира в настоящее время является одной из крупнейшей развивающейся области лазерной обработки материалов. Сапфир является одним из самых твердых прозрачных материалов. Его механические и оптические свойства сделали его идеальной и ценной основой для создания различных устройств, например, таких как защитные стекла для часов, дисплеи мобильных устройств, защитные стекла для камер и подложки для светодиодов и транзисторов. Среди существующих способов резки с помощью лазерных или алмазных инструментов, фемтосекундное лазерное скрайбирование является многообещающей технологией, поскольку эта технология обладает уникальной способностью производить высоколокализованную объемную модификацию благодаря нелинейному поглощению. Резка сапфира твердотельными лазерами хорошо известна уже в течение многих лет и стала современным промышленным процессом. Однако скорость и качество процесса резки до сих пор ограничены, а эксплуатационные расходы относительно высоки. Целью работы, результаты которой представлены в рамках данной статьи, является улучшение скорости и качества резки. В статье описаны результаты исследования фемтосекундного лазерного скрайбирования сапфира при длинах волн 1040 и 520 нм с последующим жидкостным травлением в смеси азотной и плавиковой кислот для выявления формирующихся дефектов и трещин. Морфология поверхности сапфира, подвергнутого лазерной абляции, оценена методом сканирующей электронной микроскопии. Показано, что на основной частоте материал эффективно удаляется с поверхности, однако при этом формируются расходящиеся по поверхности трещины на расстояние до 40 мкм. Использование второй гармоники дало более аккуратные и глубокие резы по сравнению с основной частотой при той же энергии импульса, что обусловлено меньшей размерностью многофотонных процессов. При этом формируются анизотропные трещины, расходящиеся в объем материала. Таким образом, показаны возможности применения фемтосекундной лазерной абляции в технологических процессах скрайбирования для изготовления устройств на основе сапфира.</p></abstract><trans-abstract xml:lang="en"><p>Sapphire cutting is one of the largest markets in laser materials processing. Since sapphire is one of the hardest transparent materials its mechanical and optical properties made it the ideal choice for use in the production of various devices, such as LEDs and transistors, cover glasses of watches and mobile devices. Among existing laser- or diamond-based tools solutions, femtosecond laser scribing appear as a promising technology since this technology has the unique capacity to produce highly localized bulk modification owing to non-linear absorption. Sapphire cutting with solid-state lasers is well known for many years and has become a modern industrial process. However, achievable process speed and cut quality are still limited. The femtosecond laser scribing of sapphire was studied at wavelengths of 1040 and 520 nm, followed by wet etching in HNO3/HF solution to identify emerging defects. The morphology of the laser ablated sapphire surface was evaluated by scanning electron microscopy. It was shown that at the wavelength of 1040nm, the material was effectively removed from the surface; however, cracks on the surface were formed. The use of the second harmonic gave more accurate and deep cuts compared with the main frequency at the same conditions. At the wavelength of 520 nm, the cracks were formed anisotropically inside the volume of the material. Therefore, there is a potential application of the femtosecond laser scribing for the fabrication of sapphire-based devices.</p></trans-abstract><kwd-group xml:lang="ru"><kwd>фемтосекундный лазер</kwd><kwd>абляция сапфира</kwd><kwd>скрайбирование</kwd><kwd>жидкостное травление</kwd></kwd-group><kwd-group xml:lang="en"><kwd>femtosecond laser</kwd><kwd>ablation of sapphire</kwd><kwd>wet etching</kwd><kwd>scribing</kwd></kwd-group></article-meta></front><back><ref-list><title>References</title><ref id="cit1"><label>1</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Miotello A., Ossi P. Laser-Surface Interactions for New Materials Production. Springer; 2010.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Miotello A., Ossi P. Laser-Surface Interactions for New Materials Production. Springer; 2010.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit2"><label>2</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Tan D., Sharafudeen K.N., Yue Y., Qiu J., Femtosecond laser induced phenomena in transparent solid materials: Fundamentals and applications. Progress in Materials Science.2016. Vol. 76:154–228.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Tan D., Sharafudeen K.N., Yue Y., Qiu J., Femtosecond laser induced phenomena in transparent solid materials: Fundamentals and applications. Progress in Materials Science.2016. Vol. 76:154–228.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit3"><label>3</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Puerto D., Siegel J., Gawelda W., Galvan-Sosa M., Ehrentraut L., Bonse J., Solis J. Dynamics of plasma formation, relaxation, and topography modification induced by femtosecond laser pulses in crystalline and amorphous dielectrics. J. Opt. Soc. Am. B. 2010; Vol. 27 (5): 1065-1076.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Puerto D., Siegel J., Gawelda W., Galvan-Sosa M., Ehrentraut L., Bonse J., Solis J. Dynamics of plasma formation, relaxation, and topography modification induced by femtosecond laser pulses in crystalline and amorphous dielectrics. J. Opt. Soc. Am. B. 2010; Vol. 27 (5): 1065-1076.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit4"><label>4</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Eberle G., Schmidt M., Pude F., Wegener K. Laser surface and subsurface modification of sapphire using femtosecond pulses. Applied Surface Science. 2016; Vol. 378: 504-512.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Eberle G., Schmidt M., Pude F., Wegener K. Laser surface and subsurface modification of sapphire using femtosecond pulses. Applied Surface Science. 2016; Vol. 378: 504-512.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit5"><label>5</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Qi L., Nishii K., Yasui M., Aoki H., Namba Y., Femtosecond laser ablation of sapphire on different crystallographic facet planes by single and multiple laser pulses irradiation. Optics and Lasers in Engineering. 2010. Vol. 48: 1000–1007.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Qi L., Nishii K., Yasui M., Aoki H., Namba Y., Femtosecond laser ablation of sapphire on different crystallographic facet planes by single and multiple laser pulses irradiation. Optics and Lasers in Engineering. 2010. Vol. 48: 1000–1007.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit6"><label>6</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Watanabe W., Li Y., Itoh K., Ultrafast laser micro-processing of transparent material Optics &amp; Laser Technology. 2016; Vol. 78 (А): 52-61.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Watanabe W., Li Y., Itoh K., Ultrafast laser micro-processing of transparent material Optics &amp; Laser Technology. 2016; Vol. 78 (А): 52-61.</mixed-citation></citation-alternatives></ref></ref-list><fn-group><fn fn-type="conflict"><p>The authors declare that there are no conflicts of interest present.</p></fn></fn-group></back></article>
