雷射光束大部分多以高斯分佈型態出現，由於光束的能量分佈不均(中強邊弱)，不適合雷射加工所使用，所以衍生了需多雷射光束整型(Beam shaping)的研究。在本研究中雷射劃線的樣品為Ag (Silver) / PET (Polyethylene terephthalate) 薄膜，在雷射波長532nm的奈秒雷射劃線Ag/PET薄膜時可以產生U型的工件剖面，但是在同樣波長的皮秒雷射加時卻產生V型的工件剖面，這是因為雷射脈衝時間的差異所造成的結果。
為了讓皮秒雷射在雷射劃線於Ag/PET薄膜之後也可以產生相同的U型工件剖面，因此本研究採用了光束整型器(Beam shaper)來獲得平頂光束(Top-hat beam)，此光束整型器是運用了光學繞射(Diffraction)效應改變雷射高斯光束的分佈以達到平頂光束的效果。
本研究運用光形檢測器(Laser beam profiler)分析檢測雷射光束剖面能量分佈，再利用金相顯微鏡(Metallurgical microscope)檢驗樣品剖面形狀，以雷射掃描共軛焦顯微鏡(Confocal Laser Scanning Microscope)測量並紀錄劃線加工後樣品剖面形狀。本研究證實皮秒雷射加入光束整型器後，可使雷射劃線於Ag/PET薄膜樣品上的V型剖面轉換成U型剖面，並成功的減少底層材料(PET)的損傷與增加上層材料(Ag)的強度，讓雷射劃線的加工運用更加廣泛。

The profile of laser beam is generally a function of Gaussian distribution. The most laser energy concentrates in the middle of the beam. Therefore many studies are concerning on the laser beam shaping technology nowadays. In this study we presents the laser scribing experiments on Ag/PET film and a green nanosecond laser is used to make a cross-sectional U-type profile on the substrate. However, if a picosecond laser is used for scribing experiments, it causes a V-type profile under the same conditions due to the differences between the pulse widths of laser beam.
To achieve cross-sectional U-type profile on the substrate by using a green picosecond laser, a beam shaper is used in this study. The Gaussian beam of the laser is changed the Top-hat beam based on the diffraction effect.
In test, the laser beam is analyzed by a laser beam profiler and the cross-sectional profiles of samples are observed through a metallurgical microscope. The scribed samples are also measured by a confocal laser scanning microscope. Finally, a cross-sectional U-type profile on the Ag/PET substrate is successfully scribed a picosecond laser with a beam shaper, and thus reduces the material removing of PET and increases strength of silver.

中文摘要 i
英文摘要 ii
誌謝 iii
目錄 iv
圖目錄 v
第一章 序論 1
1.1 前言 1
1.2 研究目的 1
1.2.1 研究動機 1
1.2.2 研究目的 2
1.3 論文架構 4
第二章 雷射加工與光束調製原理 5
2.1 何謂雷射加工 5
2.2 雷射原理與特性 6
2.2.1 雷射原理介紹 6
2.2.2 雷射種類介紹 8
2.2.3 雷射觸發特性 12
2.3超快雷射介紹 14
2.4 光學調製元件介紹 16
2.4.1 分光鏡 16
2.4.2 擴束鏡 17
2.4.3 聚焦鏡 18
2.4.4 透鏡像差 20
第三章 實驗設備與操作方法 22
3.1 機械設備與加工平台 22
3.2 光學系統與元件 23
3.2.1 光路架構 23
3.2.2 光束整型 24
3.3 雷射觸發控制系統 31
3.4 實驗步驟與參數 34
3.5 實驗儀器 35
第四章 實驗結果與討論 37
4.1 實驗數據說明 37
4.2 結果分析討論 50
第五章 結論與未來展望 52
5.1 結論 52
5.2 未來展望 53
參考文獻 54

1.陳正雄，「硬脆性的材料雷射超精密加工技術」，機械工業雜誌，264期，2005。
2.李炫璋，複合式透明導電層雷射蝕刻系統開發計畫書，工研院南分院 雷射應用科技中心雷射系統應用部，2013。
3.蔡泓璟，灰關聯理論應用於液晶玻璃面板金屬薄膜雷射划線參數最佳化分析，碩士論文，國立臺北科技大學機電整合研究所，台北，2011。
4.李俊豪、蔡明忠、洪偉哲、陳政哲，「灰關聯理論用於太陽能電池矽晶圓隔離製程之雷射參數設定最佳化分析」，中國機械工程學會第二十五屆全國學術研討會論文集，彰化，2008。
5.張金龍、黃信賢、簡文通，「利用田口法與灰關聯分析探討雷射切割鈦合金薄板之最佳化參數研究」，第11屆灰色系統理論與應用研討會，新竹，2006。
6.M.F. Chen , W.T. Hsiao , Y.S. Ho , S.F. Tseng , Y.P. Chen, " Laser patterning with beam shaping on indium tin oxide thin films of glass/plastic substrate," Thin Solid Films, vol. 518, 2009, pp. 1072-1078.
7.李昌珉，以網版印刷及化學蝕刻方式製作具有局部背表面場之多晶矽太陽能電池，碩士論文，國立清華大學光電工程研究所，新竹，2012。N
8.S. Venkat, C. Dunsky, "Proceedings of SPIE, Photon Processing in Microelectronics and Photonics", U.S.A., Proc. SPIE, vol. 6106, 2006, pp. 610602.
9.Gediminas Racˇiukaitis , Marijus Brikas, Mindaugas Gedvilas, Tomas Rakickas, " Patterning of indium–tin oxide on glass with picosecond lasers," Applied Surface Science, vol. 253, 2007, pp. 6570-6574.
10.Mira Park , Byong Hyok Chon, Hyun Sun Kim, Sae Chae Jeoung, Dongho Kimb, Jeoung-Ik Lee, Hye Yong Chu, Hyeong Rae Kim " Ultrafast laser ablation of indium tin oxide thin films for organic light-emitting diode application," Optics and Lasers in Engineering, vol. 44, 2006, pp. 138-146.
11.Shuo Shang , Dan Wellburn, Eamonn Fearon, Shilian Yan, Stuart Edwardson, G. Dearden, K.G. Watkins, " Laser assisted direct write process with novel beam profiles," Optics and Lasers in Engineering, vol. 51, 2013, pp. 527-532.
12.Ming-Fei Chen , Keh-moh Lin , Yu-Sen Ho , " Laser annealing process of ITO thin films using beam shaping technology," Optics and Lasers in Engineering, vol. 50, 2012, pp. 491-495.
13.鄭中緯，「超快雷射應用於金屬材料之奈米加工介紹」，機械工業雜誌，297期，2007。
14.Duley, W. W., UV LASER : effect and application in materials science, Cambridge University, Cambridge,1996.
15.2陳胤豪，超快雷射應用於ITO層去除加工之探討，碩士論文，義守大學機械與自動化工程學系，高雄，2007。
16.杜聰敏，超快雷射應用於玻璃切割之探討，碩士論文，義守大學機械與自動化工程學系，高雄，2010。
17.林宸生、陳德請，近代光電工程導論，台北縣土城市，全華圖書，2008，ch1.p10~22。
18.陳席卿，雷射原理與光電檢測，台北縣土城市，全華圖書，2008，ch1.3p10~12。
19.張國順，現代雷射製造技術，台北縣中和市：新文京開發，2008，ch1.3p74~108、ch1.1.3p21~29、ch1.4.2p112~116、ch8p455~494。
20.杜承恩，以體積全像布拉格光柵為反射鏡之外腔式半導體雷射研究，碩士論文，國立中央大學光 電科學與工程學系，桃園，2007。
21.Mikhail Grishin, Advances in Solid-State Lasers: Development and Applications, Croatia, INTECH, February 2010 , pp. 630.
22.黃衍介，近代光學實驗，台北市：台灣東華，100年2版，ch4,P81-100，ch9,P187-196。
23.http://www.sigma-koki.com/index_sd.php?lang=cn&smcd=B051001
24.Fred M. Dickey, Scott C. Holswade, David L. Shealy, Laser Beam Shaping Applications, Taylor & francis Group, 2006.
25.金國潘、嚴瑛白，鄔敏賢，二元光學，國防工業出版社，1998
26.http://ezphysics.nchu.edu.tw/physiweb/physlab_test/ex5.html
27.Alexander Laskin, Vadim Laskin. "CREATING ROUND AND SQUARE FLATTOP LASER SPOTS IN MICROPROCESSING SYSTEMS WITH SCANNING OPTICS". Berlin, Germany, AdlOptica Optical Systems GmbH. 2012 Paper M305
28.Goodman, J.W. Introduction to Fourier Optics, McGraw-Hill, New York, (1996).
29.T. Honma, Y. Benino, T. Fujiwara, T. Komatsu, "Line patterning with large refractive index changes in the deep inside of glass by nanosecond pulsed YAG laser irradiation" , Solid State Commun. Vol. 135, 2005, pp.193-196.
30.J. J. Camacho, L. Díaz, M. Santos, L. J. Juan and J. M. L. Poyato， Laser Beams : Theory, Properties and Applications ，New York : Nova Science Publishers, Inc.，2011，P.419。
31.Dickey, F. M. and Holswade, S.C., Laser Beam Shaping: Theory and Techniques. Marcel Dekker, New York. With permission 2000.
32.Carl C. Aleksoff, et al. "Holographic Conversion of a Gaussian Beam to a Near-field Uniform Beam", Optical Engineering, vol. 30, 1991, pp. 537-543.
33.http://www.holoor.co.il/Diffractive_optics_Applications/Application_Notes_BeamShapers.htm
34.Jim Johnston and Brian Cox，先進運動控制器大幅提昇雷射加工時的加工品質與產能, 編譯: 葉惟仁，九介企業，台北 (2009)
35.陳建豪，皮秒雷射應用於矽晶片上加工之微結構探討，碩士論文，義守大學機械與自動化工程學系，高雄，2008。