旋转双光楔光路引导系统Matlab仿真研究

由于光楔在高精度微孔加工中起着对激光光束引导作用，为了提高激光微细孔加工质量，给出了一种提高光楔对激光微加工精度分析的方法。首先提出了单光楔矢量等效概念，基于单光楔矢量定义对双光楔矢量模型进行了建立与分析，并得出了多个光楔进行矢量叠加的新方法；其次，应用Matlab 编写了仿真软件，仿真得出了激光束经过两个相同光楔后的轨迹，并指出了由于运动系统的不同步对激光微孔加工中打孔质量的影响，进行了误差定量分析并给出了误差计算公式。文中结论对高精度激光微孔加工控制系统设计时的性能指标提供参考。     

基于双光楔的激光模拟训练系统弹道模拟研究

为了实现激光模拟训练系统的弹道模拟,以双光楔光束偏转性质为基础,研究了通过控制双光楔的旋转角度来控制激光光轴的偏转,并根据光折射理论计算推导了双光楔角度控制方程。结果表明,模拟训练系统激光光束指向精度高于1mrad,能够满足实际需要。该系统可用于坦克等直瞄重武器的实兵对抗训练。     

飞秒激光旋切不锈钢微孔实验研究

为了解决飞秒激光高脉冲能量冲击打孔中时存在微裂纹等问题,提出了飞秒激光旋切加工方法。本文利用脉宽为120 fs的飞秒激光,选择0.5 mm厚度的304不锈钢进行旋切打孔实验。实验研究了激光旋切加工中离焦量和光楔的相对偏转角对孔直径的影响,以及激光离焦量对微孔锥度的影响。结果表明,随着离焦量的增大,孔径增大,同时锥度会减小后增加,当离焦量为0时,锥度最小为3.5°;微孔直径随之双光楔相对转角的增大而增大。此外实验发现冲击打孔孔壁出现微裂纹而旋切微孔的孔壁出现了纳米周期性条纹。     

基于双光楔棱镜的激光通信光端机设计

随着激光通信向负载能力有限应用平台的推广,激光通信系统逐渐向着轻量化和小型化的方向发展。作为激光通信系统的重要一环,扫描捕获单元的轻小型化设计成为亟待解决的问题。首先,基于旋转双光楔棱镜的扫描捕获单元摒弃常规的机械伺服转台,通过棱镜绕公共旋转轴的独立旋转实现大视场光束偏转。然后,基于非近轴光线追迹建立双光楔棱镜光束偏转模型并分析了双光楔棱镜的扫描模式,为轻小型激光通信光端机的研制提供了一定的参考。最后,基于旋转双光楔棱镜和四象限探测器复用技术提出并分析了一种轻小型激光通信光端机的设计和应用。     

旋转双光楔在激光微孔加工中的应用

采用波长为355nm的高重复频率、纳秒脉冲全固态紫外激光器作为光源,对材料进行精确螺旋状钻孔.激光加工光束偏离小孔中心由偏置双光楔产生,并由高速电机带动旋转,使得小孔边缘的热效应降到最低;小孔的中心位置由高精度二维工作台位移决定,可以应用于列阵孔的激光加工中.     

一种激光测距机光轴平行性智能检校方法

针对发射光轴的双光楔校正结构,提出了一种激光测距机光轴平行性智能检测校正方法。建立了光轴平行性偏差量与双光楔结构旋转角度之间的数学模型,利用CCD图像传感器和数字图像处理技术得到激光发射光轴与瞄准光轴之间的平行性偏差,依据所建立的数学模型解算出双光楔需要调整的角度值,结合机械校正装置转动相应的角度,实现了激光测距机光轴的校正。该方法同样适合于其他具有双光楔调整结构的光学仪器。     

陶瓷小孔激光精密加工新方法应用研究

激光打孔是利用激光的光学特性,通过透镜聚焦在工件上,所以加工出来的孔会有一定的锥度存在。为解决这一问题介绍了陶瓷激光精密打孔的新方法——倾斜回转法。即在激光打孔的过程中,让工件或激光切割头倾斜一定的角度,并让工件绕一固定的轴线回转,以减少孔的锥度,解决陶瓷打孔的技术难题。通过正交实验,摸索出了一套切实有效的激光打孔工艺参数,较好地解决了小孔锥度的问题,加工出了合格的陶瓷小孔样品。     

双光楔两自由度波束导向的理论分析

从经典的折射方程出发,建立了双光楔两自由度波束精确导向的物理模型,分析了光楔转动位置对激光波束指向的影响,建立了双光楔波束导向的数学方程,推导了双光楔波束控制方程,并对双光楔导向速度作较详细的分析.     

光纤激光在微喷灌塑料管上的打孔实验

农业用的塑料微喷灌管上要加工0.3～1 mm的小孔,传统的机械冲孔方式不能很好地满足质量要求。用激光在微喷灌管材上打孔,有对材料适应性好,加工效率高,孔口无毛刺等优点, 提高了产品质量和产品种类。实验采取连续光纤激光和脉冲光纤激光对聚乙烯(Polyethylene,PE)管进行打孔,得到了激光功率与加工孔径之间的关系和能量通量与加工孔径之间的关系。最后,用连续光纤激光和脉冲光纤激光均能够加工出符合要求的孔。     

激光三维成像中双光楔扫描参数的确定及优化

在激光三维成像雷达中,双光楔扫描是一种常用的扫描方式,具有能耗小、精度高、抗震性好等优点,并可有效减小系统的体积。但其扫描轨迹复杂,扫描点存在较大的冗余。首先基于一级近似公式研究了扫描轨迹的规律,随后分析了扫描轨迹间距和扫描点间距的变化特征,最终确定了全视场覆盖时的双光楔扫描参数,并由轨迹分布特征给出了降低冗余的方案。结果表明,全视场覆盖时,反向旋转和同向旋转具有相同的最小冗余2π,除旋转方向外,其他扫描参数完全相同。有效扫描视场和分辨率一定时,特定转速对下,部分覆盖的反向旋转可减小1/4的冗余;半周期的同向旋转可减小1/2的冗余。冗余降低的同时提升了成像的帧频。     

“飞秒激光微加工——打孔”的文献综述

飞秒激光微加工技术作为一种新兴的加工技术,具有非接触、效率高、加工精度高、热效应小、损伤阈值低以及能够实现真正的三维结构微加工等传统技术无法比拟的诸多优点,其应用领域相当广泛。文章描述了飞秒激光加工透明材料时,激光能量沉积在光学趋肤层,热效应极小的特性。指出了目前打孔普遍利用激光的直写技术,针孔掩模加工技术可以改善孔形的事实。最后展望了飞秒激光微加工的研究方向。     

紫外光激光加工盲孔的工艺研究

紫外光(UV)激光因波长短、能量大、加工精度高等优点,被越来越多地应用到PCB微孔制作工艺中。文章研究了UV激光加工φ200μm的盲孔,通过正交试验分析了激光功率、加工速度、激光频率和Z轴高度等各因素与钻孔深度之间的关系,且获得了UV激光制作一阶与二阶盲孔的最佳工艺参数和方法。研究结果表明,钻孔深度随着激光功率和加工速度的增大而增大,而激光频率的增加使钻孔深度减小。     

飞秒激光制备表面微纳结构数值模拟与实验研究北大核心CSCD

微纳米尺度的表面结构在表面工程中有着许多特殊的性能和应用,为了研究飞秒激光制备不锈钢表面微纳结构的机理,基于经典双温模型理论对飞秒激光烧蚀304不锈钢的过程进行了数值模拟计算。经过计算得到了不同激光能量密度、不同烧蚀深度处电子与晶格系统温度的演化规律,确定了飞秒激光单脉冲作用下的烧蚀阈值,通过数值模拟得到飞秒激光烧蚀不锈钢只发生在材料的表面,对内部的材料影响很小。最后使用飞秒激光微纳加工系统在不锈钢表面制备了微纳结构,多边形微孔结构保持了高质量的边缘形貌,在孔的内壁出现了周期性结构。     

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.     

陶瓷刀具表面微织构激光加工工艺的实验研究

较好的刀具表面微织构可以改善刀具摩擦磨损性能,提升刀具切削性能,延长刀具使用寿命。针对光纤激光在陶瓷刀具表面加工微织构的过程中,激光功率、频率、扫描速度和扫描次数对微沟槽尺寸和形貌的影响进行了实验研究。确定了使用1064 nm波长光纤激光器在陶瓷刀具表面加工微织构的合理参数。选用不同形貌微织构和无织构刀具进行摩擦磨损实验并进行对比。实验结果表明,微织构可以降低陶瓷刀具表面摩擦系数,提高其抗磨损性能。微织构沟槽深度或宽度较大时作用效果较差。     

刻蚀辅助激光灰度改性技术制备硅基三维微结构

硅基三维微纳结构在红外成像与探测方面具有重要的应用价值.然而,受加工技术的限制,硅基复杂面型三维微纳结构的制备仍然是一个难题.本文提出了利用刻蚀辅助激光灰度改性技术制备硅基三维微纳结构.利用激光改性制备的硅的氧化层作为刻蚀掩膜,经过刻蚀实现灰度图形向衬底的转移.研究发现,氧化层的抗刻蚀能力可以通过激光加工参数进行调控,...     

皮秒激光旋切加工微孔试验研究

为了解决毫/纳秒激光加工微孔质量低的问题,利用脉冲宽度为200ps的脉冲激光,采用高速旋切法对厚度为0.2mm的SUS 304不锈钢薄板进行直径为200μm的微孔加工试验,用激光共聚焦显微镜观察孔的外观形貌,研究旋切速率、激光功率和离焦量等因素对孔径、锥度和热影响区等加工质量的影响。结果表明,旋切速率对微孔内壁质量有直接的影响;通过提高转速来降低激光脉冲重叠率可以减小微孔内壁的热影响区;适当增加激光功率,能够改善旋切加工微孔切口处的加工质量;采用正离焦加工能够一定程度减小孔的锥度。优化工艺参量能够加工出热影响区小、边缘质量好的小锥度微孔。     

表面粗糙度测量显微系统的技术分析和不确定度评定

基于扫描共焦原理的激光显微系统因其容易定位、精确测量微型轮廓、高分辨率等优点,顺应了现代社会对机械精密加工领域提出了更高要求的发展趋势。本文全面分析了基于扫描共焦原理的激光显微系统测量表面粗糙度的工作原理,并进行了关键技术的技术分析。研究了测量重复性、仪器示值误差、标准量块校准不确定度、温度等因素对精密测量实验的影响,提出了选用特殊材料、仪器等措施改善实验测量条件的方法,对激光显微系统测量结果进行了不确定度评定。最终结果表明这一研究可以普遍用于机械精密加工行业精密测量,对表面粗糙度测量具有指导意义。     

激光制备带热障涂层高温合金微孔工艺研究

高温合金多用作涡轮机等热端部件的材料,为降低部件工作温度通常需要在机体上制备大量的冷却微孔。激光加工技术适用性广,尤其能加工高硬度、高熔点材料,对于高温合金的微孔加工有独特优势。本文介绍了冷却微孔的实际应用,详细介绍了激光制备带热涂层高温合金的研究进展。分析并讨论了激光制孔热障涂层工艺的优势与不足,包括飞秒激光制备热障涂层高温合金,皮秒纳秒和毫秒激光器制备带热涂层高温合金等,最后总结了激光加工热障涂层微孔技术的问题与发展趋势。     

Laser Micro/Nano-Structuring Pushes Forward Smart Sensing: Opportunities and Challenges

Post-pandemic era poses an imperative demand on progressive sensing devices whose performance largely relies on the morphologies and structures of sensing materials. Despite substantial efforts and advances that have been made in sensing materials with different micro/nanoscale dimensionalities, it is still challenging to couple micro/nano platforms with sensing materials together for the precise and scalable production of high-performance sensors toward practical application scenarios. Owing to noncontact, precise, and high-efficiency features, laser micro/nanofabrication offers a promising solution to achieve high-quality micro/nano sensors with novel functionalities in a relatively short time. Herein, this review begins with a glance over the development of micro/nano-structured sensors and briefly discusses the importance of laser micro/nanostructuring technology for micro/nano-engineering of the sensors. Next, representative processing methods are elaborated in detail from a laser-pulse-type point of view, with potential applications toward chemical, physical, and biological targets based on different sensing mechanisms summarized. Finally, the perspectives on the opportunities and challenges of laser micro/nanostructuring strategies and materials for micro/nanosensors are presented.