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激光精確微加工（英文影印版） 
定 價(jià)：91 元 叢書名：中外物理學(xué)精品書系
9 7 2 8 4 7 8 3 2 0 8 1 7 
小型化和高精度快速成為對很多工藝流程和產(chǎn)品的要求。因此，利用激光微加工技術(shù)來實(shí)現(xiàn)這一要求得到了廣泛關(guān)注�！都す饩_微加工（英文影印版）》內(nèi)容有16章，覆蓋了激光微處理技術(shù)的各個(gè)方面，從基本概念到在無機(jī)或生物材料上的工程應(yīng)用。本書綜述了在激光處理領(lǐng)域的研究和技術(shù)發(fā)展水平。讀者對象為本領(lǐng)域的研究者和研究生。
激光能量高度集中，而且便于操控，能夠進(jìn)行精細(xì)加工。正因?yàn)檫@樣，激光加工技術(shù)的應(yīng)用非常迅猛，已經(jīng)形成了龐大的產(chǎn)業(yè)。同時(shí)，激光精確加工的技術(shù)本身也在蓬勃發(fā)展。作為詳細(xì)講述這一領(lǐng)域諸多方面的專著，《激光精確微加工（英文影印版）》對于國內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域的工程師和科學(xué)家，以及研究生來說都是不可多得的佳作。
杉岡幸次（K. Sugioka），日本理化學(xué)研究所（RIKEN）研究員。
1 Process Control in Laser Material Processing
for the Micro and Nanometer Scale Domains . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 Henry Helvajian 1.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1.2 Laser Processing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1.2.1 Laser Wavelength . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 1.2.2 Laser Power . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 1.2.3 Laser Dose . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 1.2.4 Laser Beam . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 1.2.5 Laser Pulse Temporal Profile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 1.2.6 Pattern Generation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 1.3 Possible Steps Forward . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 1.4 Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 2 Theory and Simulation of Laser Ablation - from Basic Mechanisms to Applications. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 Laurent J. Lewis and Danny Perez 2.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 2.2 Basic Physics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 2.2.1 Light-Matter Interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 2.2.2 Material Removal from the Target: The Basics of Ablation.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 2.3 Ablation in the Thermal Regime . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 2.3.1 Thermodynamics .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 2.3.2 ConventionalWisdom: Early Theories . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 2.3.3 A New Understanding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 2.3.4 Computer Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 2.3.5 The Femtosecond Regime . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 2.3.6 Picosecond Pulses and Beyond .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 2.3.7 Molecular Solids . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 2.4 Materials Processing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 2.4.1 Nanoparticle Production in Solvents . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 2.4.2 Damages and Heat Affected Zones. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 2.5 Conclusions and Perspectives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 3 Laser Devices and Optical Systems for Laser Precision Microfabrication .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 KunihikoWashio 3.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 3.2 Laser Devices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 3.2.1 Various Laser Devices from Deep UV andMid-IR Spectral Region .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 3.2.2 Diode-Pumped High-Brightness Continuous Wave Solid-State Lasers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 3.2.3 Q-Switching and Cavity Dumping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 3.2.4 Picosecond and Femtosecond, Ultrafast Pulsed Laser Oscillators and Amplifiers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 3.3 Optical Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 3.3.1 Optical Components for Modification and Control of Laser Beams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 3.3.2 Optical Systems for Beam Shape Transformation .. . . . . . . . 78 3.3.3 Galvanometer-Based Optical Scanners . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81 3.3.4 Spatial Light Modulators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82 3.3.5 Nonlinear-Optical Systems for Harmonic Generation.. . . . 83 3.3.6 Optical Systems for Beam Characterization and ProcessMonitoring .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84 3.4 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 4 Fundamentals of Laser-Material Interaction and Application to Multiscale Surface Modification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 Matthew S. Brown and Craig B. Arnold 4.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 4.2 Fundamentals of Laser Surface Processing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 4.2.1 Light Propagation in Materials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 4.2.2 Energy Absorption Mechanisms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94 4.2.3 The Heat Equation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 4.2.4 Material Response. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 4.3 Laser Surface Processing Applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .101 4.4 Case Study I: Surface Texturing for Enhanced Optical Properties .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .104 4.5 Case Study II: Surface Texturing for Enhanced Biological Interactions.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .110 4.6 Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .116 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .117 5 Temporal Pulse Tailoring in Ultrafast Laser Manufacturing Technologies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .121 Razvan Stoian, Matthias Wollenhaupt, Thomas Baumert, and Ingolf V. Hertel 5.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .121 5.2 Fundamental and Technical Aspects of Pulse Shaping . . . . . . . . . . . . .123 5.2.1 Basics of Ultrashort Laser Pulses. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .123 5.2.2 Frequency Domain Manipulation (Mathematical Formalism). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .123 5.2.3 Analytical Phase Functions Relevant to Material Processing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .127 5.2.4 Pulse Shaping in the Spatial Domain. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .130 5.2.5 Experimental Implementations for Temporal Pulse Shaping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .130 5.2.6 Optimization Strategies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .132 5.3 Material Interaction with Temporally Shaped Pulses . . . . . . . . . . . . . . .133 5.3.1 Control of Laser-Induced Primary Excitation Events . . . . .133 5.3.2 Engineered Thermodynamic Phase-Space Trajectories . . .135 5.3.3 Refractive Index Engineering by Temporally Tailored Pulses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .139 5.4 Conclusion and Perspectives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .141 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .142 6 Laser Nanosurgery,Manipulation, and Transportation of Cells and Tissues . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .145 Wataru Watanabe 6.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .145 6.2 Laser Direct Surgery .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .146 6.2.1 Nanosurgery with a Focused Laser Beam in the Ultraviolet and Visible Region. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .146 6.2.2 Femtosecond Laser Surgery . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .147 6.3 Nanoparticles and Chromophore-Assisted Manipulation and Processing.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .153 6.3.1 Chromophore-Assisted Laser Inactivation .. . . . . . . . . . . . . . . .153 6.3.2 Plasmonic Nanosurgery .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .154 6.4 Laser Manipulation and Transport of Cells and Tissues . . . . . . . . . . . .154 6.4.1 Optical Tweezers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .154 6.4.2 Laser Transport of Cells . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .155 6.5 Application of Laser-Induced ShockWaves andMechanicalWaves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .155 6.5.1 Targeted Gene Transfection by Laser-InducedMechanicalWaves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .155 6.5.2 Femtosecond Laser-Induced ShockWave in Liquid . . . . . . .156 6.6 Laser-Induced Stimulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .157 6.7 Fabrication of Microfluidic Channels and Scaffolds . . . . . . . . . . . . . . . .158 6.8 Summary and Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .159 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .159 7 Laser Synthesis of Nanomaterials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .163 Sébastien Besner and Michel Meunier 7.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .163 7.2 General Principles of Laser Based Synthesis of Nanomaterials . . . .164 7.2.1 Nanosecond Pulsed Laser Ablation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .165 7.2.2 Ultrafast Laser Ablation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .166 7.3 Synthesis of Nanomaterials Based on Laser Ablation of a Bulk Target . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .168 7.4 Laser Ablation in Vacuum/Gas Environment .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .171 7.5 Laser Ablation in Liquids: Formation of Colloidal Nanoparticles.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .173 7.5.1 Ablation Mechanisms .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .173 7.5.2 Effect of Laser Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .176 7.5.3 Effect of Stabilizing Agents . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .177 7.5.4 Process Model .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .179 7.6 Synthesis of Nanomaterials Based on Laser Interaction with Micro/Nanomaterials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .180 7.7 Conclusions and Perspective . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .182 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .183 8 Ultrafast Laser Micro- and Nanostructuring.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .189 Wolfgang Kautek and Magdalena Forster 8.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .190 8.2 Theoretical Background . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .190 8.2.1 Dielectrics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .191 8.2.2 Metals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .194 8.2.3 Thermodynamic Approach . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .195 8.3 Recent Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .198 8.3.1 Top-Down Approaches to Nanostructures . . . . . . . . . . . . . . . . .198 8.3.2 Thin Film Ablation .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .199 8.3.3 Incubation Phenomena .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .201 8.3.4 Bottom-Up Approaches to Nanostructures . . . . . . . . . . . . . . . .203 8.3.5 Biogenetic Materials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .204 8.4 Outlook .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .206 8.4.1 Recent Instrumental Developments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .206 8.4.2 Nanostructuring in the Nearfield . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .208 8.5 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .209 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .209 9 3D Fabrication of Embedded Microcomponents .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .215 Koji Sugioka and Stefan Nolte 9.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .215 9.2 Principles of Internal Processing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .216 9.3 Refractive Index Modification.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .217 9.3.1 Advantages of Femtosecond Laser in Photonic Device Fabrication . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .217 9.3.2 Optical Waveguide Writing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .218 9.3.3 Fabrication of Photonic Devices. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .220 9.3.4 Fabrication of Fiber Bragg Gratings (FBGs) . . . . . . . . . . . . . .223 9.4 Formation of 3D Hollow Microstructures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .225 9.4.1 Direct Ablation in Water . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .225 9.4.2 Internal Modification Followed by Wet Etching .. . . . . . . . . .226 9.5 3D Integration of Microcomponents .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .228 9.6 Beam Shaping for Fabrication of 3D Microcomponents .. . . . . . . . . . .231 9.7 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .233 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .234 10 Micromachining and Patterning .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .239 Jürgen Ihlemann 10.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .239 10.2 Direct Writing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .240 10.3 Micro Fluidics. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .241 10.4 Gratings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .243 10.5 Diffractive Optical Elements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .245 10.6 Micro Lenses/Lens Arrays . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .246 10.7 Patterning of Layers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .249 10.8 Dielectric Masks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .252 10.9 Two Step Processing of Layers: Ablation C Oxidation .. . . . . . . . . . . .253 10.10 Summary and Outlook .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .255 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .256 11 Laser Transfer Techniques for DigitalMicrofabrication . . . . . . . . . . . . . . . .259 Alberto Piqué 11.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .259 11.2 Lasers in Digital Microfabrication . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .261 11.3 Origins of Laser Forward Transfer .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .262 11.3.1 Early Work in Laser-Induced Forward Transfer . . . . . . . . . . .262 11.3.2 Transferring Metals and Other Materials with LIFT . . . . . .264 11.3.3 Fundamental Limitations of the Basic LIFT Approach . . .265 11.4 Evolution of Laser Forward Transfer Techniques . . . . . . . . . . . . . . . . . . .265 11.4.1 The Role of the Donor Substrate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .266 11.4.2 Development of Multilayered Ribbons and Dynamic Release Layers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .267 11.4.3 LIFT with Ultra-Short Laser Pulses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .269 11.4.4 Laser Transfer of Composite orMatrix-BasedMaterials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .270 11.4.5 Laser Transfer of Rheological Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .271 11.4.6 Jetting Effects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .273 11.4.7 Laser Transfer of Entire Devices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .274 11.4.8 Recent Variations of the Basic LIFT Process . . . . . . . . . . . . . .276 11.5 Applications .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .277 11.5.1 Microelectronics.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .277 11.5.2 Sensor and Micropower Generation Devices . . . . . . . . . . . . . .278 11.5.3 Biomaterials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .281 11.5.4 Embedded Electronic Circuits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .283 11.6 The Future of Laser-Based Digital Microfabrication . . . . . . . . . . . . . . .284 11.6.1 Laser Forward Transfer vs. Other Digital Microfabrication Processes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .285 11.7 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .286 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .287 12 Hybrid Laser Processing of Transparent Materials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .293 Hiroyuki Niino 12.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .293 12.2 Multiwavelength Excitation Process . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .294 12.2.1 Principle of Multiwavelength Excitation Process. . . . . . . . . .294 12.2.2 Microfabrication of Transparent Materials by Multiwavelength Excitation Process . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .295 12.3 Media Assisted Process . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .297 12.3.1 Classification of Media Assisted Processes . . . . . . . . . . . . . . . .297 12.3.2 LIPAA Process . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .299 12.3.3 LIBWE Process . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .302 12.4 Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .306 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .307 13 Drilling, Cutting,Welding, Marking and Microforming .. . . . . . . . . . . . . . . .311 Oliver Suttmann, Anas Moalem, Rainer Kling, and Andreas Ostendorf 13.1 Parameter Regimes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .311 13.1.1 Pulse Duration .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .312 13.1.2 Wavelength . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .314 13.1.3 Beam Quality . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .315 13.1.4 Output Power . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .315 13.2 Drilling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .316 13.2.1 Laser Drilling Without Relative Movement Between Laser Spot andWorkpiece. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .316 13.2.2 Laser Drilling with Relative Movement Between Laser Spot andWorkpiece. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .318 13.2.3 Trepanning Head . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .320 13.2.4 Further Trends and Outlook . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .320 13.3 Cutting .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .321 13.3.1 Melt Cutting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .321 13.3.2 Laser Ablation Cutting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .323 13.3.3 Laser Scribing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .326 13.3.4 Laser Induced Stress Cutting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .326 13.4 Microjoining . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .327 13.4.1 Welding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .327 13.4.2 Soldering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .330 13.5 Marking . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .331 13.5.1 Laser Marking by Material Removal or Addition . . . . . . . . .331 13.5.2 Laser Marking by Material Modification . . . . . . . . . . . . . . . . . .332 13.6 Microforming . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .333 13.7 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .333 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .334 Index . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .337
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