飞秒激光制备阵列孔金属微滤膜

选用不锈钢、铜和铝三种金属薄膜作为实验材料,厚度10~50μm.对不锈钢、铜和铝三种金属薄膜进行飞秒激光加工,研究了所形成的微纳米孔直径与飞秒激光加工参数的关系.结果表明,飞秒激光加工的微孔直径随单脉冲能量和脉冲数的平方根的增大而增大.不锈钢薄膜适于飞秒激光制作金属微孔膜,在25μm厚的不锈钢薄膜上制备了大面积阵列微孔,孔直径为2.5~10μm,孔间距为10~50μm.与传统烧结金属微孔过滤膜比较,飞秒激光制备阵列微孔金属膜具有膜孔尺寸均匀一致、直通孔形、膜孔尺寸和间距可控等特点,可获得较高的孔隙率,有利于提高透过水通量.     

轨迹可控的大深径比倒锥微孔加工系统及应用

飞秒光纤激光器具有脉宽极短,瞬时功率高,对加工材料无选择性等特点,被广泛应用于精密微孔制造领域。为此,提出了一种高精度轨迹可调光束扫描系统,利用电机控制偏转光楔组和平行平板组相对于激光光轴的角度,再通过聚焦透镜缩小光斑,实现精准控制下飞秒激光的旋转扫描,解决了目前高深径比、倒锥孔加工困难的问题。将该系统应用于汽车喷油嘴油孔加工,实现了加工孔径的孔径为25～800μm,孔径误差≤±2μm;在锥度孔加工中可实现微孔锥度-5°～+5°;实现了深径比为20∶1的微孔加工。     

飞秒激光微孔加工发展综述

随着飞秒激光器的成熟,飞秒激光的应用越来越广泛。由于飞秒激光独特的属性,在微孔加工中具有明显的优势。本文介绍了飞秒激光与材料之间的相互作用机理、飞秒激光打孔的理论研究发展、打孔方式的研究以及各种飞秒激光加工参数的探索。总结了目前发展遇到的问题,未来的发展趋势并提出自己的观点。     

HDI印制电路板中的激光钻孔工艺研究及应用

文章研究采用CO2激光器研究了HDI印制电路板制作微孔的技术，通过金相显微镜分析了CO2激光器制作的盲孔的锥形度、孔壁角度和孔壁平整性。讨论了激光参数对孔的影响，用优化试验优化参数进，一步确定了真圆度和上下孔径比最优的脉冲能量、脉冲宽度、脉冲次数和光罩尺寸。得到了不同孔径微孔的制作最优工艺参数。     

飞秒激光能量密度对SiC陶瓷微孔加工的影响

采用飞秒激光对SiC陶瓷进行螺旋微孔加工实验,研究了能量密度对材料微孔加工形貌及孔形的影响,分析了微孔孔径、圆度及锥度随激光加工工艺参数的变化规律.实验结果表明,相比于微孔出口而言,微孔入口受能量密度的影响较小,更高的能量密度有利于提高微孔的加工质量.该研究获得了孔径小于250 μm、圆度大于0.95、锥度小于1°的近圆柱SiC陶瓷微孔.对加工区域进行检测,发现材料表面存在一定程度的氧化现象,分析了位于不同加工区域元素含量变化的原因.     

倒锥微孔阵列的激光微加工技术研究进展

激光微加工技术凭借其加工效率高、加工材料广泛、无物理损伤以及操控性强等优点在高精度机械部件的加工上有较好的应用前景,易加工出尺寸微小、数量庞大、高品质的倒锥微孔阵列.首先对激光加工微孔的工作原理和特点进行了介绍,综述了激光在加工微孔阵列、倒锥微孔以及倒锥微孔阵列的研究现状,详细介绍了准分子激光、飞秒激光、纳秒激光在加工...     

飞秒激光在铌酸锂晶体中的微孔加工

研究了飞秒激光的光束参数对在铌酸锂晶体中形成微孔的影响,通过实验得出了光束参数与圆孔尺寸的关系,为飞秒激光在透明介质中加工微孔及微加工其它结构提供了参考依据.     

飞秒激光成丝制备毫米级深孔

利用飞秒激光成丝效应对2mm厚的聚甲基丙烯酸甲酯材料在空气环境下进行打孔实验,总结光丝长度随飞秒激光平均功率的变化,利用扫描电子显微镜初步分析深微孔的表面形貌并测量孔径的大小,然后分析孔径、深宽比以及锥度随激光平均功率和加工时间的变化规律。研究结果表明,随着飞秒激光平均功率的增大,孔径大小和锥度均有着明显的增大趋势,且深宽比下降。随着加工时间的增加,孔径变大,深宽比下降,锥度先增大后减小再增大,但总体上呈现增大趋势。     

飞秒激光环切加工不锈钢微孔工艺及其质量控制神经网络模型

利用飞秒激光微纳加工系统开展环切加工喷油器微孔的理论和实验研究。以06Cr19Ni10不锈钢为靶材,选取影响飞秒激光环切制孔过程的主要参数,基于L₂₅(55)的正交表设计了5因素5水平的正交实验,分析激光功率、重复频率、离焦量、扫描速度和扫描次数对微孔加工影响的显著性水平,探究微孔的成形演化规律以及各参数对微孔几何精度和形貌的影响,最终得到相对最优的参数水平组合为:激光功率 1.0 W,重复频率 9.0 kHz,离焦量200 μm,扫描速度1.0 mm/s,扫描次数40次;基于BP神经网络建立关于上述5个参数为输入,微孔出入口孔径为输出的映射模型,通过对正交实验数据的迭代训练以及验证,最终建立出相对误差保持在7.6%以内的神经网络预测模型。     

不锈钢箔的脉冲光纤激光器精密微孔加工研究

光纤激光器是近年来发展迅猛的一种激光源,它具有光束质量好、体积小、免维护等许多优点.采用峰值功率为10 kw,最大平均功率为0.8 W的脉冲光纤激光器对50 μm的不锈钢箔进行微孔精密加工,得到了典型孔径为10 μm的微孔,最小孔径可以达到3 μm;同时得到了激光功率、激光脉冲重复频率、钻孔持续时间等因素与孔径大小的关系曲线,并对孔径大小以及影响孔径质量的这些因素进行了分析.实验表明用脉冲光纤激光器对不锈钢材料进行微孔加工是一种非常有效的方法.     

基于整形飞秒激光脉冲泵浦光电导天线的宽带太赫兹辐射研究

飞秒激光脉冲泵浦光电导天线可以产生宽带太赫兹脉冲辐射。采用具有缓慢上升-快速下降整形脉冲包络的飞秒激光脉冲与光电导天线作用产生宽带太赫兹辐射,基于Drude-Lorentz模型计算了太赫兹辐射的规律,并讨论了激光脉冲脉宽和半导体载流子寿命对太赫兹辐射产生的影响。研究结果表明,尽管这种整形飞秒激光脉冲的能量有所损失,但是这种泵浦方式能够比普通飞秒激光脉冲泵浦光电导天线产生更宽的太赫兹辐射。该结果为实验上基于光电导天线产生宽带太赫兹脉冲辐射提供了新的思路     

超短激光脉冲技术及其研究进展

首先阐述超短激光脉冲发展的几个历史阶段及其特点．并介绍了飞秒激光器的类型及飞秒脉冲的产生、放大与测量，最后介绍了飞秒激光技术的相关学科。     

在光子晶体光纤中实现波长调谐飞秒孤子脉冲输出

介绍了在光子晶体光纤中产生波长调谐飞秒光孤子脉冲的机理及研究进展,并对波长调谐飞秒孤子激光系统进行了分析和比较。     

Femtosecond laser processing stainless steel foil and its Fourier spectrum detection

In this paper, we use femtosecond laser pulse to scribe 304 stainless steel foil, detect the Fourier transform infrared spectrum of the sample before and after processing, confirm the "cold processing" and "thermal processing" and their mutual conversion, and determine the "cold processing" parameter window. The ablation threshold and incubation coefficient of 304 stainless steel foil are calculated, and the effects of scanning speed and effective pulse number on the ablation threshold are analyzed. The ANSYS software is used to simulate the radial and axial temperature distributions of the surface on 304 stainless steel foil sample and the heat-affected zone with a femtosecond laser fluence of 10 J/cm2 and an effective number of pulses of 1 200 are obtained. In the aspect of spectral detection, the Fourier transform infrared spectra of the sample before and after processing are measured and two processing mechanisms of "cold processing" and "hot processing" are confirmed, which proves that we can achieve the conversion between "cold processing" and "hot processing" by changing the laser fluence and determine the "cold processing" laser fluence range.     

飞秒激光脉冲序列互相关的数值模型与分析

为研究飞秒激光超短脉冲序列在空气中传输的时间相干特性,根据飞秒脉冲序列的传播理论和空气折射率Ciddor公式,建立了飞秒激光脉冲序列间脉冲在空气中传播的互相关数值模型。根据该模型可以得到不同光谱分布、不同光程差和不同大气条件下的飞秒脉冲序列间脉冲的互相关图形。数值模拟结果表明随着脉冲间光程差的增大,由于色散的原因,互相关图形加宽和啁啾,并且峰能量减小;然而当光程差不变,仅改变大气条件时,互相关图形仅仅作线性移动,没有任何额外线性加宽或啁啾。飞秒光学频率梳具有非常高的时间相干性,并且飞秒脉冲间的互相关图形只取决于激光器光源的光谱分布。     

具有几个光振荡周期长的飞秒脉冲在单模光纤中的传输

发展了飞秒光脉冲在光纤中的传输理论,给出了具有几个光振荡周期长的飞秒脉冲在单模光纤中的传输方程,对方程作了数值解,模拟了具有几个光振荡周期的飞秒脉冲在单模光纤中的非线性传输。     

飞秒激光烧蚀高定向热解石墨的超快过程研究

脉冲激光烧蚀高定向热解石墨(HOPG)是制备富勒烯、碳纳米管等碳纳米材料的重要方法之一。研究和认识飞秒脉冲激光烧蚀高定向热解石墨的超快物理过程,可以为探索飞秒激光烧蚀制备各种碳纳米材料提供重要的实验和理论基础。利用抽运-探测技术记录了0.33～20J/cm2不同激光能流下50fs激光脉冲烧蚀高定向热解石墨在0～9ns时间窗口内的超快动态过程,并且比较分析了烧蚀高定向热解石墨和烧蚀铝靶的差别。实验发现,随着入射到高定向热解石墨表面的激光能流从20J/cm2下降到0.33J/cm2,光热机制导致的物质去除逐渐减少,光机械机制的应力释放导致的大颗粒物质喷射逐渐成为主要的物质去除过程。分析表明,靶材的吸收系数是导致高定向热解石墨和铝靶烧蚀动态过程不同的主要因素。     

利用块状介质进行飞秒强激光脉冲的腔外压缩

高强度飞秒激光脉冲的腔外压缩是获得高次谐波阿秒脉冲驱动源的必要手段.实验研究了超强超短飞秒激光脉冲在经过块状介质后的光谱展宽和色散补偿压缩现象.单脉冲能量0.26 mJ,脉宽50 fs的激光脉冲经透镜在空气中聚焦后再入射到块状材料上,出射脉冲光谱被展宽到接近40 nm.由于在块状材料中的自聚焦效应,出射光束质量变好并保持较小的空间啁啾.利用熔融石英棱镜对补偿带有正色散的出射脉冲,最后得到＞0.1 mJ,19 fs的压缩脉冲.利用SPIDER装置测量了出射脉冲的脉宽和光谱相位.整个系统的能量效率大约为35%,压缩后的激光脉冲具有很好的空间分布和平滑的时域包络.实验结果实现了利用块状材料对飞秒激光脉冲的腔外压缩,这种方法将适用于对更高能量飞秒脉冲的压缩.     

频率分辨光学开关法测量飞秒脉冲

阐述了频率分辨光学开关法测量飞秒脉冲的原理,详细分析了模式尺寸效应和非线性效应对飞秒脉冲测量的影响.构建了一台用于飞秒脉冲测量的二次谐波-频率分辨光学开关装置,利用该装置对谐振腔输出的飞秒脉冲及压缩后的脉冲进行了测量.得到了飞秒脉冲的时间宽度及光谱宽度、电场及其相位在时域和频域的详细信息.谐振腔直接输出脉冲的时间宽度为56 fs,光谱宽度为27 nm,时间带宽积为0.686,算法中的最小误差为0.001792.脉冲压缩后的测量结果为27 fs,光谱宽度为92 m,时间带宽积为1.27,算法误差为0.0093289.     

飞秒激光脉冲在大气中的色散及补偿

卫星飞秒激光测距理论上可达到亚微米量级的测距精度,但飞秒激光脉冲在大气中传输时由色散导致的脉冲展宽显著,会使测距精度下降。为补偿飞秒激光脉冲在大气中的色散需对其色散量进行定量计算。推导了飞秒激光脉冲在大气中的群速度色散和脉冲展宽公式,表明脉冲展宽程度和群速度色散及传输距离有关;中心波长相同的飞秒激光脉冲脉宽越窄色散越严重,而当脉宽相同时,中心波长越短色散越严重。计算比较了大气和BK7玻璃的群延时、群速度色散和三阶色散。卫星激光测距系统应采用中心波长较长的1 550 nm的飞秒激光脉冲,脉宽应适当选取。由于飞秒激光色散严重,提出了采用单模光纤序列进行粗补偿和采用光栅对进行精密补偿的两种补偿相结合的方式对其色散进行补偿。