超短激光脉冲在大气中打出微孔阵列

飞秒可中能对透明材料,金属和人体组织的表面进行整形而不引起热损伤。新型衍射光学元件的出现意味着非真空环境下同样也能进行以上工作。     

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。     

微孔阵列加工

近年来,随着光回路的小型集成化,光表面实装型光模块和微光学型光模块的开发正在进行.前者由采用光波导的光学系统组成,后者由采用微透镜阵列等微阵列光学元件的光学系统组成.在使用光表面实装型光模块的情况下,与光纤线路间的接口集成化是在一个平面内进行的.因此,通常采用光纤阵列在波导路端面进行连接,这种光纤阵列是将光纤在具有一定间距的V型槽内进行一维排列形成的.     

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。     

楔形扫描器在激光微加工中的应用

激光在加工微米级小孔径领域中有着明显优势, 尤其是在对于特殊孔形的小孔加工中, 激光可以实现高精度高速度的轮廓描绘。探讨了双光楔旋转打孔激光加工系统在不锈钢、单晶硅等材料上异形孔加工成型的工艺参数, 结果表明更多的重复次数在小孔加工中起着比激光能量更重要的作用。同时实验也利用旋转双光楔扫描器在不同材料表面进行了异形微孔加工, 验证了双光楔系统在实际工业打孔加工应用中的可能性。     

聚合物绝缘子表面微孔阵列构筑

针对表面微孔阵列的构筑方法与微孔阵列参数对绝缘子真空沿面闪络性能的影响,设计了2种阵列结构,利用激光旋转微加工的方法在圆柱形有机玻璃绝缘子侧面进行了2种阵列的构筑,同时控制激光作用参数分别获得直径为300 μm与200 μm的2种表面微孔,最终得到4种微孔阵列结构。扫描电镜(SEM)与三维轮廓仪分析表明,通过激光旋转微加工的方法,实现了直径分别为300 μm与200 μm,深度为50 μm左右的微孔点阵构筑。沿面闪络测试表明,表面微孔构筑能够有效地提升沿面闪络电压(实验中闪络电压提升50%以上),微孔直径越小提升效果越好;在同种微孔直径下,点阵结构对闪络电压无明显影响。     

利用YAG准分子激光器进行微孔加工的现状

需要微孔加工的应用领域很多,诸如材料方面有金属、高分子材料、硅片、陶瓷等;加工上分机械加工、电火花加工、蚀刻加工、激光加工、喷射加工等,根据材料或加工尺寸、形状而使用不同的加工方法。     

激光光束光斑诊断仪探针微孔的加工

本文针对激光加工大功率激光光束光斑诊断仪诊断的要求,对探针微孔的加工要求进行了分析,介绍了微孔加工的系统,实现了对探针微孔的加工。     

微孔阵列结构的纳秒激光制备及陷光性能研究

为了制备形状可控、有序阵列的陷光微结构表面,使用纳秒激光器在钛合金(Ti6Al4V)表面加工呈六角形分布的微孔阵列结构,研究了不同激光扫描次数对表面微孔阵列结构形貌和反射率的影响。研究结果表明,随着激光扫描次数的增加,微孔结构表面的反射率逐渐降低,当激光扫描次数增加至40次时,微米级孔洞的直径约为(68±5)μm,孔洞深度约为(175±5)μm,在400 nm～1 000 nm波长范围内微孔阵列结构表面的平均反射率降低至1.3%。纳秒激光制备的微孔阵列结构表面有效增强了钛合金表面的陷光性能,在光学隐身、屏蔽杂散光等领域内具有重要的应用前景。     

飞秒激光在材料微加工中的应用

本文介绍了飞秒激光的特性以及超短脉冲激光与材料相互作用的机理，并着重指出了其与长脉冲激光的区别。飞秒激光可产生超高光强、具有精确的损伤阈值(并且损伤阈值较低较低)、很小的热影响区、几乎可精密加工所有种类材料，并且，加工精度极高，可进行亚微米尺寸的精密加工。通过分析飞秒激光材料微加工的特性，综述超短脉冲激光材料微加工的应用研究现状。     

圆锥轧辊激光毛化加工研究

在圆锥轧辊轧制带钢时,为了增强轧辊与带钢之间的摩擦力,采用对轧辊表面进行激光毛化的方法,对圆锥轧辊的激光毛化加工过程进行了分析研究,给出加工系统的硬件组成,介绍了加工系统的控制原理。由于在圆锥轧辊表面进行激光毛化属于变径加工,为了保证每个加工圆周处毛化点之间的点距不变,推导出每个加工圆周处圆周直径、总脉冲个数和分频系数等的计算公式,同时给出相应算法,解决了每个加工圆周处最后1个毛化点与第1个毛化点之间间距总是大于点距的问题。结果表明,在圆锥轧辊表面进行激光毛化,不仅增强了轧辊与带钢之间的摩擦力,同时还延长了轧辊的使用寿命。     

二维束宽恒定的二阶锥规划波束形成方法

二阶锥规划作为凸优化理论的一个分支,近些年来已应用于波束形成的研究,但在已有研究中基于均匀线阵的一维波束形成研究得较多,且较少考虑不同指向下的束宽恒定问题。因此,基于矩形平面阵,将二阶锥规划的一维束宽恒定波束形成方法扩展到二维作为主要研究目标,首先采用Dolph-Chebyshev加权方法设计出二维参考波束,再以主瓣逼近和旁瓣最小为约束,引入二阶锥规划方法设计了支持不同俯仰角和方位角指向的二维波束。经仿真分析,所提方法可实现在三维空间中的不同指向下的波束形成,且在俯仰角设定后,在不同方位指向下可实现3 dB束宽较恒定的波束,减少了指向对波束特性的影响,方便于应用。     

飞秒激光加工过程中光学参数对加工的影响

分析了国际上飞秒激光同材料相互作用的实验研究,介绍了飞秒激光加工过程中,各个光参数对加工质量和加工尺寸的影响,针对光参数在飞秒激光加工过程中产生的影响做出了分析。     

掩膜微加工激光扫描单片机控制系统

文章介绍了以单片和两台步进电机组成的脉冲固体激光掩膜微加工扫描控制系统;包括系统的硬件设计和软件设计。根据掩膜加工的控制要求和80C196KC的特点,并结合程序流程图,对系统软件设计给出了详细说明。     

水辅助准分子激光微加工硅的实验研究

为了研究脉冲激光在不同介质中的刻蚀特性,采用20ns短脉冲、248nm准分子激光(能量为150mJ~250mJ)分别在水和空气两种介质中对半导体单晶Si片进行微刻蚀实验研究。在实验的基础上,研究了两种介质中准分子激光刻蚀Si的刻蚀孔的基本形貌和刻蚀速率,并对结果进行了对比分析。研究结果表明,水辅助激光微加工时,熔屑易从加工区排出,有助于提高加工的表面质量;同时,水的约束提高了冲击作用,使得刻蚀速率加快。     

高速激光光斑检测系统的设计与实现

为了实现激光通信系统对信标光的捕获、跟踪与瞄准,采用嵌入式图像处理技术设计了基于现场可编程门阵列器件的高速激光光斑检测系统,对分辨率为300pixel300pixel、帧频1000Hz序列图像中的激光光斑目标进行了提取操作。采用1维滤波算子构造方位滤波器进行图像预处理,同时便于硬件实现,滤波后经阈值分割、形态学开运算与连通域分析,最后提取了激光光斑的形心位置信息。结果表明,所设计系统能够对包含激光光斑目标的高帧频图像进行实时处理。目标形心提取频率可以满足激光通信系统在动态链路建立方面的要求。     

激光技术在医学应用的若干进展

本文评介激光医学机理、应用和进展,以及发展方向。     

Ag圆锥天线阵列的太赫兹波受激辐射仿真研究

根据宽频带THz辐射天线的要求,设计了圆锥结构的微米量级金属Ag天线及其阵列。采用矩量法分析了天线电场积分方程的求解方法,并采用CST软件仿真了Ag圆锥天线阵列能辐射太赫兹波特性,理论分析和数值仿真结果表明,单根Ag微米圆锥天线能产生有效的宽带THz辐射,辐射增益可达22.7dBi。而其组成的纳米圆锥天线阵则可进一步改善辐射方向性,提高增益到42.5dBi。该结果将有助于指导太赫兹波辐射源的实验研究。