[INVITED] Ultrafast laser micro-processing of transparent material

Watanabe, Wataru; Li, Yudong; Itoh, Kazuyoshi

doi:10.1016/j.optlastec.2015.09.023

Cited by 88 publications

(21 citation statements)

References 113 publications

(158 reference statements)

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…For pure ceramic-to-ceramic bonding, custom laser welding systems utilizing non-linear optics could also be employed. Watanabe et al demonstrated joining of glasses with drastically dissimilar thermal expansion coefficients using ultrashort (femtosecond) laser pulses without the need of a filler material [52]. Itoh and Ozeki demonstrated hermetic sealing of alumina to borosilicate glass using a similar system [53].…”

Section: B Microcracks In the Package Weld Seam Compromise The Hermementioning

confidence: 99%

Design of Ceramic Packages for Acoustically Coupled Implantable Medical Devices

Shen

Maharbiz

2019

Preprint

View full text Add to dashboard Cite

Objective: Ultrasonic acoustic power transfer is an efficient mechanism for coupling energy to millimeter and submillimeter implants in the body. To date, published ultrasonically powered implants have been encapsulated with thin film polymers that are susceptible to well-documented failure modes in vivo, including water penetration and attack by the body. As with all medical implants, packaging with ceramic or metallic materials can reduce water vapor transmission and improve biostability to provide decadal device lifetime.In this paper, we evaluate methods of coupling acoustic energy to the interior of ceramic packages. Methods: The classic wave approach and modal expansion are used to obtain analytical expressions for acoustic transmission through two different package designs and these approaches are validated experimentally. A candidate package design is demonstrated using alumina packages and titanium lids, designed to be acoustically transparent. Results: Bulk modes are shown to be more effective at coupling acoustic energy to a piezoelectric receiver than flexural modes. Using bulk modes, packaged motes have an overall link efficiency of roughly 10%, compared to 25% for unpackaged motes. Packaging does not have a significant effect on translational misalignment penalties, but does increase angular misalignment penalties. Passive amplitudemodulated backscatter communication is demonstrated. Conclusion: Thin lids enable the use of acoustically coupled devices even with package materials of very different acoustic impedance. Significance: This work provides an analysis and method for designing packages that enable acoustic coupling with implantable medical devices, which could facilitate clinical translation. Fig. 1. System overview for acoustically coupled implantable medical devices (IMDs) utilizing ultrasonic backscatter communication. Information from many different energy domains can be encoded in the amplitude of the backscatter (green/blue waves). For these devices to be clinically useful, packaging must be designed that both protects the devices and also allows for acoustic coupling.

show abstract

Section: B Microcracks In the Package Weld Seam Compromise The Hermementioning

confidence: 99%

Design of Ceramic Packages for Acoustically Coupled Implantable Medical Devices

Shen

Maharbiz

2019

Preprint

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Введение. Актуальность изучения процессов модификации структуры и свойств стекол различного состава под действием лазерного излучения обусловлена использованием подобных локальных микрообластей (ЛМО) в объеме стекла в качестве различных микрооптических элементов и интегральных микросхем [1][2][3]. Особой интерес представляет лазерная обработка силикатных пористых стекол (ПС), обладающих уникальными свойствами, например высокой степенью адсорбции за счет большой удельной площади поверхности и разветвленной структуры кремнеземного каркаса [4].…”

Section: ключевые слова: массоперенос низкоинтенсивное лазерное излуunclassified

Modeling the mass transfer in an aqueous solution of glycerol under the action of low-power laser radiation

Kostyuk¹,

Sergeev²,

Zakoldaev³

et al. 2016

Izv. vysš. učebn. zaved., Priborostr.

View full text Add to dashboard Cite

Приведено описание эксперимента по моделированию процесса массопереноса в водном растворе глицерина под действием лазерного излучения малой мощности, слабо поглощаемого раствором. Определена концентрация глицерина в водном растворе, при которой эффект массопереноса проявляется наиболее ярко. Приведены зависимости мощности излучения, прошедшего через область облучения, и температуры в ее центре от длительности облучения, подтверждающие эффект массопереноса. Ключевые слова: массоперенос, низкоинтенсивное лазерное излучение, раствор глицеринаВведение. Актуальность изучения процессов модификации структуры и свойств стекол различного состава под действием лазерного излучения обусловлена использованием подобных локальных микрообластей (ЛМО) в объеме стекла в качестве различных микрооптических элементов и интегральных микросхем [1][2][3]. Особой интерес представляет лазерная обработка силикатных пористых стекол (ПС), обладающих уникальными свойствами, например высокой степенью адсорбции за счет большой удельной площади поверхности и разветвленной структуры кремнеземного каркаса [4]. Кроме того, оптические характеристики и состав пластин ПС близки к плавленому кварцу -наиболее распространенному в природе материалу со стабильными свойствами [5]. Особенностью ПС является возможность их импрегнирования различными веществами. В зависимости от условий импрегнирования и свойств пропитки можно получать композитные материалы, поведение которых при лазерном облучении будет существенно различаться.Однако следует отметить, что в каналах даже не импрегнированного ПС всегда существуют наночастицы вторичного кремнезема (SiO 2 ), а также молекулы воды (H 2 O). Наличие этих веществ обусловлено, в первую очередь, условиями изготовления и последующего хранения пластин ПС в естественной среде [6,7]. Так, в работах [8-11] исследован процесс формирования ЛМО в объеме пластины ПС под действием сфокусированного лазерного излучения ближнего ИК-диапазона, которое практически не поглощалось материалом. Этот фактор исключает возможность нагрева ПС до температуры термоуплотнения (~900 ºC) в области перетяжки лазерного пучка, поэтому было высказано предположение о возникновении массопереноса при формировании ЛМО. Массоперенос тонкодисперсного аморфного кремнезема, гидратированного молекулами воды и выстилающего стенки каналов кремнеземного каркаса ПС, происходит за счет действия переменного электрического поля световой волны

show abstract

“…Ultrafast laser technology has been widely used in the microfabrication of various materials by taking the benefit of ultrashort laser pulses to minimize heat-affected zone (HAZ) which is critical for high precision, high speed, and high-quality manufacturing. Furthermore, the nonlinear absorption, which occurs in transparent media at very high laser intensity exceeding the order of ~ 10 12 W/cm 2 , is the principle of 3D micro processing in glass [11]. Ultrashort laser pulses cause the absorption of photon only in the vicinity of a laser focus thus enable direct writing of 3D freeform patterns in a transparent material without a mask [12].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Optimization of selective laser-induced etching (SLE) for fabrication of 3D glass microfluidic device with multi-layer micro channels

Kim

Joung

et al. 2019

Micro and Nano Syst Lett

View full text Add to dashboard Cite

We present the selective laser-induced etching (SLE) process and design guidelines for the fabrication of threedimensional (3D) microfluidic channels in a glass. The SLE process consisting of laser direct patterning and wet chemical etching uses different etch rates between the laser modified area and the unmodified area. The etch selectivity is an important factor for the processing speed and the fabrication resolution of the 3D structures. In order to obtain the maximum etching selectivity, we investigated the process window of the SLE process: the laser pulse energy, pulse repetition rate, and scan speed. When using potassium hydroxide (KOH) as a wet etchant, the maximum etch rate of the laser-modified glass was obtained to be 166 μm/h, exhibiting the highest selectivity about 333 respect to the pristine glass. Based on the optimized process window, a 3D microfluidic channel branching to three multilayered channels was successfully fabricated in a 4 mm-thick glass. In addition, appropriate design guidelines for preventing cracks in a glass and calibrating the position of the dimension of the hollow channels were studied.

show abstract

[INVITED] Ultrafast laser micro-processing of transparent material

Cited by 88 publications

References 113 publications

Design of Ceramic Packages for Acoustically Coupled Implantable Medical Devices

Design of Ceramic Packages for Acoustically Coupled Implantable Medical Devices

Modeling the mass transfer in an aqueous solution of glycerol under the action of low-power laser radiation

Optimization of selective laser-induced etching (SLE) for fabrication of 3D glass microfluidic device with multi-layer micro channels

Contact Info

Product

Resources

About