飞秒激光刻蚀石英工艺研究

为了探究石英晶体飞秒激光刻蚀工艺,本文使用波长为1030 nm、重复频率20 kHz、脉冲宽度290 fs的飞秒激光系统研究了飞秒激光参数、定焦点与变焦点扫描以及飞秒激光裂片技术对刻蚀石英材料的影响。首先研究了飞秒激光扫描次数、扫描速度及离焦量对刻蚀石英微槽的影响规律。其次对比分析了定焦点扫描与变焦点扫描对微槽形貌的影响,最后研究了飞秒激光裂片石英材料技术。研究表明,在激光单脉冲能量为60μJ,扫描速度4 mm/s,扫描次数为50条件下获得槽宽为32μm,深宽比达2.2的石英微槽;相较于定焦点扫描,变焦点扫描时微槽侧壁趋近于直壁状态,微槽壁面角从56°降低至34°;当扫描次数增加到一定程度时会在微槽底部诱导裂纹的产生,微裂纹进一步扩展形成切面,裂纹扩展区切面质量明显高于飞秒激光烧蚀区。     

高精度激光追踪测量方法及实验研究

为满足现代工业各领域对高精度、大测量范围、实时性测量的要求,提出一种高精度激光追踪测量方法,来实现对随动目标的精密追踪测量。基于四象限探测器的激光追踪测量系统可实时地测量入射激光光斑相对于四象限探测器中心的偏移量,利用响应速度快的伺服电机、可编程多轴运动控制器(PMAC)的运动控制卡构建闭环控制系统,实现高精度快速激光追踪测量。实验结果表明,所提出的高精度激光追踪测量方法实时性好、测量精度高;当在激光光斑距离四象限探测器中心±1000μm范围内追踪测量时,光斑偏移量误差为31.2μm,激光光斑返回四象限探测器中心的平均时间为0.259ms。     

飞秒激光辅助的兔眼角膜深板层切削的实验研究

为了探讨飞秒激光在兔眼角膜上行深板层切削的可行性,获得深板层切削的较适参数,并了解在水肿角膜上行深板层切削的准确性,将兔眼置于由同心圆扫描程序控制的三维平台上,将不同能量的飞秒激光(800 nm/50 fs)精确定位于角膜深板层,伴随平台移动激光便在角膜深板层切削.利用光学显微镜和扫描电镜(SEM)观察激光作用后角膜的形态学变化,并同徒手器械分离的板层角膜对比.当平台移动速度为200 μm/s,激光能量为4.4μJ时切削表面比较平滑;当速度为300μm/s,能量为6.4μJ时切削表面较为平滑.激光组切削层面的光滑程度优于徒手器械分离组;当平台移动速度为200μm/s,能量为6.4μJ时飞秒激光同样可以完成在水肿角膜的400μm深度的聚焦切削,且切削表面较为光滑.     

利用红外焦平面器件对常规弹丸的跟踪测量研究

文中探讨了利用红外跟踪测量技术对常规快速弹丸目标的跟踪与测量。对靶场试验中常用弹丸目标的光谱辐射特性、背景辐射特性以及大气透过率进行了综合分析,结合试验结果,指出响应工作波段为3－5μm的红外器件最适于作该类目标的成像探测器。在此基础上计算了利用3－5μm红外焦平面探测器对122mm火箭弹进行探测的作用距离,以及红外两站交汇测量系统对122mm火箭弹的交汇测量精度。     

飞秒激光背部湿刻石英玻璃微通道的研究

为了获得飞秒激光背部湿刻石英玻璃微通道的最佳参量,通过分别改变飞秒激光的功率、刻蚀速率和显微物镜的放大倍数进行了实验。采用超景深显微镜对加工样品进行观察和测量,并分析了微通道的形貌。结果表明,在飞秒激光功率为50mW、刻蚀速率为0.010mm/s、20×显微物镜聚焦的实验条件下,可以制备出深度为1466μm、深宽比为32的石英玻璃微通道。此研究对3维结构维纳制造技术有一定的应用价值。     

飞秒激光加工光波导的工艺与传输特性研究

利用飞秒激光横向直写方式加工光波导,采用散射光测量法分析了光波导的传输损耗。为了提高光波导的传输性能,分析了不同数值孔径的聚焦物镜、加工速度和加工能量对光波导传输损耗的影响。实验结果表明,聚焦物镜数值孔径为0.25,激光功率为6 m W,加工速度在45~60μm/s时,飞秒激光加工的光波导具有较好的传输性能,其传输损耗低于-0.2 d B/cm。     

1.55μm相干激光雷达系统的硬目标速度探测

为了实现激光雷达系统对硬目标的探测,设计了相干探测系统,引入平衡探测器优化本振的大小,并对漫反射硬目标速度进行了探测。结果表明,采用平衡探测器,优化本振的大小,可以有效地提高系统的信噪比,对漫反射硬目标的速率探测平均误差为0.49m/s,测量速率的方差为0.91m/s,实现了系统对漫反射硬目标速度的相干探测。这一结果对于相干测风激光雷达的研制是有帮助的。     

采用声光偏转器(AOD)的高速激光束扫描

我们在理论上和实验上研完了用声光偏转器(AOD)的高速激光束扫描的圆柱透镜的效应。结果,在高速激光束扫描过程中,发现了静态和动态圆柱透镜效应。为实现高速激光速扫描,圆柱透镜补偿是非常重要的。这种补偿的实例是改善电压-频率变换器以及在AOD后用一个圆柱透镜。利用这样的补偿方法,可抑制焦点位置对标称焦平面的偏离,若斜波信号频率为20kHz,当激光束以10m/s的扫描速度在焦平面上扫描过300μm时,可使焦点位置与标称焦平面的偏离保持在4μm以     

飞秒激光双光子微细结构的制备

基于双光子吸收引发的光聚合局限在紧密聚焦的焦点区域的原理,建立了飞秒激光三维微细加工系统;结合高斯光束的强度分布函数,推导了横向与轴向分辨率的表达式。在ORMOCER材料内实现了双光子光聚合,最高加工精度达到0.7μm。研究表明,加工线宽随功率增加而增加,随加工速度增加而减小;确定了波束腰为0.425μm,双光子吸收截面为2×10-54cm4.s。采用双光子光聚合技术,加工了齿宽5μm的实体微型齿轮,制备三维木堆型光子晶体结构,分辨率为1.1μm,杆间距和层间距均为5μm,实现了飞秒双光子光子晶体结构的制备。     

LD泵浦双棒Nd:GdVO4激光器

为了获得可对红外成像探测器具有干扰效果的高功率、高重复频率3.8μm中红外激光,首先通过LD侧面泵浦双棒技术和高重复频率声光调Q技术,获得高功率高重复频率1.06μm激光,再将其作为泵浦光进行非线性差频试验,获得3.8μm激光输出。将输出的3.8μm中红外激光用于红外探测器的干扰试验,获得了较好的干扰效果。