飞秒激光精密减薄石英玻璃凹槽实验

为实现石英玻璃表面凹槽的飞秒激光精密减薄加工,采用线扫描-面减薄的工艺手段,研究脉冲能量对烧蚀线槽形貌的影响,并以此为基础开展不同烧蚀线重叠率δ的单层凹槽减薄实验,通过激光共聚焦显微镜对凹槽的槽深、侧壁角和底面粗糙度等形貌特征进行观测和分析。研究表明,当40%≤δ≤80%时,随着δ的增大,凹槽深度增大、侧壁角减小;当δ=40%时,凹槽的槽深、槽宽、侧壁角分别为14.56μm、261.8μm和59.1°。凹槽底面粗糙度Ra和Rz随δ的增大而减小,当δ为80%时分别达到最小值0.19μm和1.23μm;平行于扫描速度方向的轮廓算数平均偏差Ra′和微观不平度十点高度Rz′随δ的增大呈现先减小后增大的趋势,当δ为80%时,Ra′≈Ra、Rz′≈Rz;轮廓三维均方根偏差Sq随δ的增大逐渐减小,最小值为0.16μm。     

高重频全固态掺镱飞秒激光放大器研究进展

高重频全固态掺镱飞秒激光放大器在工业超快非热微加工、极紫外光学频率梳、高通量高次谐波产生、角分辨电子动量谱等领域有着重要的作用。首先总结了高重复频率飞秒激光放大面临的增益介质热管理和增益窄化效应等关键技术瓶颈,并对近年来不同掺镱晶体全固态再生放大和行波放大技术的参数特点、适用范围及研究进展进行了梳理。最后展望了基于新型掺镱激光介质的全固态高功率飞秒激光放大器。     

飞秒激光参数对石英玻璃微孔加工的影响

微孔加工是微器件加工中的重要环节,飞秒激光的强烈非线性吸收和"冷加工"特性使其在玻璃微纳加工方面有独特的优势和应用前景。选用石英玻璃作为试验材料,研究飞秒激光参数对微孔深径比及形貌的影响。结果表明,飞秒激光脉冲能量、打孔速度对微孔深径比存在较大影响。随着激光能量和打孔速度的增加,微孔深径比均呈现减小趋势。通过选择适当参数,可以获得深径比大于25∶1且孔形较好、无明显裂纹的长直微孔。为了获得更好的聚焦效果,采用倍频晶体BBO获得了400 nm波长的飞秒激光。用相同聚焦透镜时400 nm飞秒激光加工的微孔比800 nm更小。此外,也对飞秒激光微孔加工中常见的缺陷进行了分析。     

飞秒激光烧蚀石英玻璃微槽截面形状仿真

基于透明电介质的烧蚀率计算模型,建立了飞秒激光烧蚀石英玻璃的微槽截面形状仿真模型,并通过烧蚀实验验证了模型的可靠性。利用所建模型分析了光斑半径、脉冲能量和扫描速度等参数对微槽截面形状的影响规律。研究表明,减小光斑半径、提高脉冲能量或降低扫描速度均可以提高微槽的槽深和侧壁角;微槽的槽宽随脉冲能量的提高或扫描速度的降低而增大,但随光斑半径的增大,其呈现先增大后减小的规律,在脉冲能量为4 J、扫描速度为0.2 mm/s的条件下,槽宽在光斑半径为13 m时达到最大值8.13 m。     

飞秒激光烧蚀石英玻璃所激发的内部应力波

通过重复采样和泵浦探测的实验方式,对飞秒激光烧蚀石英玻璃的内部动态过程进行了实验研究,获得了石英玻璃内部的时间分辨阴影图像.实验结果表明,在不同的延迟时间下,石英玻璃内部依次出现了多个应力波,并通过测量应力波的位置获得了其速度的实验演化规律.这些结果直观地展示了飞秒激光与物质之间相互作用中,材料内部的动态行为.     

近红外飞秒激光在纯石英玻璃中诱导产生色心

聚焦的近红外飞秒激光在纯石英玻璃中诱导产生Si E‘心,在宏观破坏前,色心含量随激光功率密度、辐照脉冲数呈线性关系增长．通过飞秒激光辐照前后石英玻璃的吸收光谱、电子自旋共振谱、荧光谱分析,提出了超短脉冲激光作用下Si E’心的形成过程,并认为激子自陷是色心形成的主要原因。     

近红外飞秒激光在纯石英玻璃中诱导产生点缺陷结构

综述了近红外飞秒激光在纯石英玻璃中诱导产生点缺陷结构的研究进展，分析了飞秒激光诱导产生点缺陷结构的原因，并介绍了纯石英玻璃的点缺陷结构特性。     

石英玻璃中飞秒激光导致的等离子体物理参数的测量

对飞秒激光在电介质中的非线性传输进行研究，激光诱导的等离子体是因素之一，因而等离子的参数是很重要的。用时间分辨的等离子吸收成像和干涉成像方法对等离子体的密度、寿命和电子的碰撞时间进行了测量，得到电子密度在1019cm^-3达到饱和，此时电子碰撞时间为几飞秒，导带电子寿命为170fs。     

长焦距绿光飞秒激光玻璃焊接

超快激光玻璃焊接通常采用大数值孔径显微物镜对激光束进行聚焦,焊接严格限制在极小的焦体积内,且工作距离短,焊接速度低,焊缝宽度窄,不利于工业应用。采用75 W绿光飞秒激光器和255 mm长焦距扫描振镜实现了显示屏玻璃的非光学接触高速焊接,获得了焦点位置、脉冲能量和扫描速度对焊缝成形的影响规律以及焊接工艺窗口,无缺陷焊接速度可高达6 m/min。焊缝的剪切强度可高达20 MPa,并具有良好的耐水性和高透过率,说明本焊接方法具有广阔的应用前景。     

石英玻璃与硅的飞秒激光微连接及其接头性能研究

飞秒激光的低热输入、极小热影响区的特点使其在微纳米尺度材料连接领域有明显的优势。为了将石英玻璃与硅可靠地连接在一起,使用功率为4~30 m W,频率为1 k Hz,波长为800 nm的飞秒激光对石英玻璃与硅进行连接,测试了接头的剪切强度,对接头横截面进行腐蚀处理,观察截面,分析了接头断裂前后的形貌特征,研究了激光参数,如激光功率、扫描速度、聚焦物镜的数值孔径以及离焦量对接头强度的影响规律。实验结果表明,根据焊接工艺的不同,接头强度分布在7~54 MPa之间。将激光准确定位到界面处,在合适的激光功率和扫描速度下可以降低焊缝缺陷,得到剪切强度较高的接头。     

飞秒激光在不同羟基浓度纯石英玻璃内部诱导缺陷研究

采用飞秒激光脉冲辐照不同羟基浓度的纯石英玻璃,诱导其内部产生缺陷。系统研究了羟基浓度、激光脉宽和激光功率对缺陷类型和浓度的影响。石英玻璃的显微荧光谱、吸收谱和发射谱测试表明,飞秒激光诱导石英玻璃可以产生非桥氧空穴中心(NBOHC)、非弛豫氧空位[ODC(Ⅱ)]和E′心3种缺陷;低羟基浓度石英玻璃易产生ODC(Ⅱ)缺陷,高羟基浓度石英玻璃易产生NBOHC缺陷。用波长为254nm的紫外灯激发飞秒激光辐照后的高羟基浓度石英玻璃可观察到明显的红色荧光(波长为650nm),其发光强度与飞秒激光的脉宽和功率相关,发光强度随激光脉宽的增加先增加后减小,随激光功率的增加先增加后趋于平缓。     

高重频激光干扰参数分析

对于激光半主动制导武器，常规的角度欺骗方法有时难以有效干扰，因此高重频激光干扰技术受到了广泛重视。以干扰概率和信号强度作为研究的重点，讨论了决定干扰效果的关键参数——重复频率和干扰功率，并通过计算得到它们的数量级范围。     

高重频激光诱饵运用研究

对高重频激光诱饵重复频率选择进行了研究.首先从高重频激光诱饵干扰原理出发,通过对其干扰脉冲能量和重复频率的理论分析和数值计算,得出了高重频诱饵频率运用方案,最后通过干扰效果实验对方案进行了验证,研究结果表明:高重频激光诱饵实施诱偏干扰,高重频干扰脉冲重复频率必须是指示激光脉冲频率的整数倍;相比于激光导引头跟踪阶段诱偏干...     

高重频激光干扰参数分析

对于激光半主动制导武器,常规的角度欺骗方法有时难以有效干扰,因此高重频激光干扰技术受到了 广泛重视。以干扰概率和信号强度作为研究的重点,讨论了决定干扰效果的关键参数——重复频率和干扰功率, 并通过计算得到它们的数量级范围。     

高重频激光对激光导引头的干扰效果

讨论了高重频激光对激光导引头的干扰机理,分析了高重频干扰激光的重复频率、干扰功率和激光导引头波门宽度、自动增益控制(AGC)等因素对干扰效果的影响.研究发现干扰激光频率不满足"频率波门关系"也可取得很好的干扰效果,并对其进行了理论分析.     

飞秒激光技术

本文简要概述了迅适发展的飞秒(10-15s)激光技术,其中包括飞秒光脉冲的产生、压缩放大、测量和应用.     

飞秒激光脉冲焊接透明微晶玻璃的实验研究

利用飞秒激光脉冲开展了零热膨胀系数Li2O-Al2O3-SiO2(LAS)透明微晶玻璃的非光学接触式焊接研究,分析了不同能量飞秒激光焊接LAS透明微晶玻璃的焊缝形貌和剪切强度,并对焊接后LAS透明微晶玻璃的透过率进行了测量。在激光脉冲宽度为300 fs、波长为1030 nm、单脉冲能量为3.0μJ时,焊接后LAS透明微晶玻璃的剪切强度高达23.51 MPa,光学透过率相对于原始LAS透明微晶玻璃下降了5%。随着单脉冲能量的增加,LAS透明微晶玻璃的光学透过率发生不同程度的下降,改性区域逐渐远离焦点,向激光源方向移动,使得分界面处的焊缝宽度先增大至10.7μm而后逐渐减小。X射线衍射分析结果表明,在该激光参数下实现了LAS透明微晶玻璃焊接而未产生新的晶相。     

飞秒激光加工

1　前言随着新激光装置的开发 ,激光加工技术也取得了巨大进展。 6 0～ 70年代是 YAG激光器与 CO2 激光器的时代 ,主流是金属加工。进入 80年代后 ,准分子激光器登场 ,发展为利用它的短波长对聚合物、瓷器等非金属材料进行精密加工。进入 90年代后 ,飞秒钛蓝宝石激光器进入了加工领域。其背景是时代对各种材料要求更精密的加工技术以及随着激光技术的进步 ,可以容易地得到飞秒领域的超短脉冲激光。的确 ,准分子激光器与以往的 YAG激光器及 CO2 激光器相比 ,可以用于更精密的加工 ,但不适合金属材料的加工。而 YAG激光器与 CO2 激光器…     

高重频激光回波信号检测新方法

针对高重频激光回波探测的应用背景,提出了一种基于信号积累和大步长参数下LMS自适应处理过程的微弱周期脉冲信号检测算法,指出脉冲信号在大步长参数下的自适应处理中会引起滤波器估计误差和自适应权向量的反复振荡,生成较大的值,通过观察该参数的变化,并做进一步处理,可以检测出微弱脉中信号.仿真表明,在适合的步长参数下,该方法有较...