TEA CO2激光去除光纤涂敷层的实验研究

采用波长为10.6μm的高能TEA CO2激光去除SMF28光纤涂敷层,研究了激光脉冲数和能量密度与涂敷层去除效果之间的关系.实验证明,涂敷层去除厚度随激光能量密度的增加成对数增长,且在某个范围内去除效果存在一个最佳值.     

多脉冲激光辐照皮肤组织的光热效应实验研究

通过实验测定了离体乳猪皮肤组织在多脉冲Nd:YAG激光辐照下径向和轴向不同位置的温度分布,重点研究了激光辐照能量密度、脉冲重复频率以及波长对皮肤组织温升分布的影响.研究结果表明:皮肤组织中的温度分布与探测位置、激光辐照能量密度、脉冲激光的重复频率以及波长密切相关;在激光辐照时间为40 s的情况下,同一波长同一频率时组织温度随能量密度的增加而增大,波长1064 nm、霞复频率10 Hz时的安全光剂量阈值为1118.19 mJ/cm2;同一波长同一能量密度时,组织温度随脉冲激光重复频率的增加面增大;同一能量密度同一频率时,波长为1 064 nm的多脉冲激光辐照皮肤组织时的光热效应较532 nm波长明显.     

能量耦合模型的飞秒激光烧蚀面齿轮形貌研究北大核心CSCD

飞秒激光精微加工面齿轮材料18Cr2Ni4WA是去除材料的先进制造方法。本文依据烧蚀凹坑的深度与宽度和激光能量密度的关系得到材料的烧蚀阈值和影响重叠率的因素。考虑齿轮材料成分间互温感应效应与多脉冲激光累积效应,建立材料的能量复耦合模型。通过改变激光能量密度和脉冲数,研究飞秒激光烧蚀凹坑及齿面形貌表面的变化规律,得出脉冲数对烧蚀效果影响小,激光能量密度为1.730 J/cm2激光功率为1.9 W脉冲数N=3000进行烧蚀效果最好可得到最优的实际烧蚀面深度为17.604μm。     

激光诱导化学反应刻蚀石英玻璃的实验研究

针对目前常用的超短脉冲激光加工、激光诱导等离子加工、纳秒紫外激光加工石英玻璃刻蚀率低下的问题,提出一种能够大范围、高刻蚀率、低裂损刻蚀石英玻璃的新方法,即利用1064nm红外激光诱导Ba(OH)2化学反应刻蚀。本文主要从不同能量密度激光诱导化学反应刻蚀机理进行分析,实验表明,当激光能量密度超过16 J/cm2时,石英玻璃被刻蚀;当激光能量密度在16~24 J/cm2之间时,仅物理作用去蚀石英玻璃,故刻蚀率随激光能量变化较小;当激光能量密度在24~42 J/cm2之间时,刻蚀率随激光能量密度变化较大,该阶段Ba(OH)2以及其分解生成的BaO在高温条件下都与石英玻璃主要成分SiO2发生化学反应并生成BaSiO3,故刻蚀率较高;激光能量密度在42~46 J/cm2时,化学反应速率趋于饱和,故该阶段刻蚀率随激光能量密度变化较小。     

38CrMoAl材料表面污染物激光清洗技术

采用脉冲激光对38CrMoAl材质样件进行了激光清洗试验研究,通过显微镜、白光干涉仪、台阶仪、红外测温仪等分析方法,研究了38CrMoAl材料表面污染物的清洗阈值、损伤阈值、激光功率密度对清洗效果的影响规律。结果表明,当激光功率密度大于1.22 J/cm2时,样件表面污染物开始被有效清除,对应污染物的清洗阈值,当能量密度增加到3.11 J/cm2时,38CrMoAl基材开始出现损伤,对应基材的损伤阈值;当能量密度位于清洗阈值和损伤阈值之间时,清洗机理主要为振动效应;当激光能量密度为2.36 J/cm2时,清洗效果最好,样件表面污染物去除干净,清洗前后表面粗糙度基本没有变化,基材无损伤,激光清洗可满足38CrMoAl材质样件的精密清洗需求。     

激光对羟基磷酸铜的还原机理研究

为了研究激光选区金属化技术中，激光与尖晶石型化合物的相互作用机理，选用质优价廉、具有尖晶石结构的可见光和近红外光敏催化物质羟基磷酸铜(Cu₂(OH)PO₄)作为研究对象，利用X射线光电子能谱技术，探讨了波长为1064nm纳秒脉冲光纤激光、连续光纤激光和波长为355nm的纳秒脉冲紫外激光与羟基磷酸铜的相互作用机理。结果表明，3种激光都能将羟基磷酸铜中的+2价铜元素(Cu2+)还原为+1价铜元素(Cu+)，但还原过程随激光功率(0.13W~3.89W)或激光能量密度(2.76J/cm2~25.48J/cm2)的变化呈现不同的规律; 结合羟基磷酸铜的热性能分析和紫外可见光吸收光谱分析，初步判断，在上述还原过程中，可能同时存在光热反应和光化学反应。该研究为羟基磷酸铜作为一种新型的激光活性物质提供了理论基础。     

强红外CO_2激光场中乙醇分子的离解

本文研究了乙醇分子在强红外CO_2激光场下的离解特性,给出了乙醇分子的离解产额与激光频率、能量、脉冲数、环境温度、乙醇初始气压的关系,对于有机化合物分子的红外多光子离解规律研究,可提供许多有意义的信息。在强红外CO_2激光场下乙醇的离解产物是C_2H_4、C_2H_2、HCHO、CH_4、H_2和 H_2O共六种,其中前三种生成物随激光脉冲数的变化有相同的规律,它们的数量(气压)也是相近的。还用光声光谱法测量了单次脉冲下C_2H_4的增长规律。乙醇的离解速率随激光能量增加而增加,离解的能量密度阈值约为1.8J/cm~2。通过对离解的等效体积、能量密度分布函数和透镜的像差分析得到离解速率为     

激光辐照诱导PVDF导电性的研究

采用波长为248 nm的准分子激光辐照聚偏氟乙烯(PVDF)薄片，可使其表面电导率从10-13 (Ω·cm)-1上升到10-4 (Ω·cm)-1，实现了由绝缘到导电的转变。通过调整激光能量密度、环境气氛、脉冲频率和辐照脉冲数等参数，确定出激光辐照诱导PVDF导电性的最佳工艺条件。通过对被辐照样品进行X射线衍射谱(XRD)、拉曼散射光谱和显微分析可知：紫外激光打断了PVDF的C-F键，并在样品表面生成了石墨导电层是PVDF由绝缘态向导电态转变的原因。     

激光改性硅酸盐玻璃表面局域制备金属铜层

为了实现普通硅酸盐玻璃表面的金属化,利用波长为355nm的脉冲紫外激光刻蚀粗化活化,并结合化学镀,在其表面局域制备出了导电金属铜层。研究了激光加工参量对玻璃表面微观形貌、粗糙度、刻蚀深度的影响规律,并在玻璃表面成功引入了钯元素。结果表明,当第1次紫外激光扫描速率为200mm/s、脉冲频率为100kHz、能量密度为27J/cm2~37J/cm2和填充间距在10μm左右时,玻璃表面可以获得的刻蚀深度在25μm~35μm之间,刻蚀区域的粗糙度R_a在6μm~7μm之间,此时玻璃不会开裂;而第2次激光的能量密度在9J/cm2~11J/cm2之间时（其余参量不变）,钯元素的引入实现了化学镀铜,此时铜层和玻璃之间的平均结合强度可以达到10MPa以上,铜层的体积电阻率可以达到10-6Ω·cm数量级。这是一种具有局域选择性、无需掩模、低成本、高结合强度和良好导电性的玻璃表面金属化工艺。     

单晶金刚石飞秒激光加工的烧蚀阈值实验

采用不同功率的飞秒激光对单晶金刚石分别进行了单脉冲分离烧蚀实验和多脉冲累积烧蚀实验,计算得到了单晶金刚石材料的单脉冲烧蚀阈值和多脉冲累积烧蚀阈值,并研究了多脉冲作用下单晶金刚石烧蚀阈值的变化。结果表明:单晶金刚石的飞秒激光单脉冲烧蚀阈值为8.80 J/cm^2;随着有效脉冲数增加,烧蚀阈值逐渐减小;当有效脉冲数小于124时,烧蚀阈值随有效脉冲数的增加而急剧减小;当有效脉冲数增加到486后,烧蚀阈值减小的趋势趋于平缓。有效脉冲数486、激光平均功率10.7 W是最优的激光加工工艺参数。     

193nm准分子激光光解切除皮肤切除深度与照射剂量的研究

八十年代初,随着准分子激光器研制的发展,各国学者从193nm准分子激光能精确蚀刻多聚化合物得到启发,开始研究此波长激光与生物组织的相互作用。Srinvasan与Lane分别用皮肤、肌肉、牙齿、角膜等生物样品试验,发现光量子为6.4eV的紫外激光与生物组织作用时,主要是光化学作用(Photochemical mechanism),受照区域周围热损伤轻微。深入的研究表明:适当控制激光的各种物理参数(脉冲重复频率、单脉冲的能量及照射时间),就可对生物样品进行光分解(Photodecomposition)及光解切除(Photoablation)。七十年代以     

高聚物生物芯片材料激光加工性能分析

用准分子激光对高聚物材料进行微加工制作,可以获得比较理想的高聚物基生物芯片。根据对制作生物芯片材料的性能要求,比较了聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和聚碳酸酯(PC)对不同波长激光的光波透过率,测量了高聚物材料经准分子激光加工后的微结构,并得出准分子激光对不同材料的刻蚀速率与入射激光能量密度之间的关系。结果表明,PMMA和PC都能够完全吸收KrF准分子激光能量,可以用准分子激光在表面进行微加工制作生物芯片;用PMMA制作出的生物芯片,在使用时对检测结果的质量影响比PC小;对于相同的入射激光能量密度,准分子激光对PMMA的刻蚀率比PC高;由于与准分子激光之间的反应机理不同,PMMA更容易被加工,但是加工后的微结构质量较PC差。     

激光脉冲频率对纳米Si晶薄膜形貌的影响

在气压为10 Pa的惰性气体Ar环境下,采用XeCl准分子激光器(波长308 nm),调整激光单脉冲能量密度为4 J/cm2,激光烧蚀电阻率为3000Ω.cm的高纯单晶Si靶,在玻璃或Si衬底上沉积制备了纳米Si晶薄膜。实验中靶和衬底间距离保持为3 cm,对衬底既没有加温也没有冷却。拉曼(Raman)谱测量结果表明,所制备的薄膜中已有纳米Si晶粒形成。保持脉冲总数不变,分别取激光脉冲频率为1 Hz,3 Hz,10 Hz和20 Hz,相应沉积时间约为10 min,3.3 min,1 min和0.5 min,采用扫描电子显微镜(SEM)观察所得样品的表面形貌,不同脉冲频率下的结果比较显示,脉冲频率越大,制备的纳米Si晶薄膜的平均晶粒尺寸就越小,晶粒尺寸分布也越均匀。沉积动力学过程的非线性是导致实验出现该结果的原因。     

正畸托槽底板残余粘结剂的激光清洗技术研究

使用托槽粘结技术在初次粘结正畸托槽时,常发生位置不当或脱落的情形,采用激光清洗的新型清洗技术对脱落正畸托槽进行再次利用能够有效减少资源浪费,减轻患者负担。分别使用光纤激光器和KrF准分子激光对脱落金属正畸托槽进行了不同工艺参数条件的辐照实验。实验发现,光纤激光由于其热效应较为明显,托槽清洗效果不太理想;而短脉冲紫外准分子激光,由于其对物质的作用更偏向于光分解反应,热效应较小,能在最大限度不损伤托槽底板的情况下获得高质量的去除效果。研究得出了准分子激光对光固化的丙烯酸类粘结剂的最低去除阈值和完全去除托槽底板残余粘结剂的优化工艺条件。     

基于157nm深紫外激光的蓝宝石基片微加工

为了探索157nm深紫外激光对蓝宝石材料的微加工技术,采用157nm激光微加工系统,对蓝宝石基片进行了扫描刻蚀和打孔加工,以研究激光工艺参量与刻蚀深度、表面形貌的关系,分析了157nm深紫外激光对蓝宝石材料的作用机理,并利用扫描刻蚀法在蓝宝石基片上加工了一个2维图形。由实验结果可知,157nm深紫外激光作用于蓝宝石材料是一个光化学作用与光热作用并存的加工过程,适合扫描刻蚀的加工参量为能量密度3.2J/cm2,重复频率10Hz～20Hz,扫描速率0.15mm/min;在能量密度2.5J/cm2下的刻蚀率为0.039μm/pulse。结果表明,通过对激光重复频率和扫描速度的控制可实现蓝宝石材料的精细微加工。     

1064nm和355nm激光扫描刻蚀覆铜板工艺及质量研究

为了研究不同纳秒激光工艺参量（波长、能量密度、扫描速率）以及铜层厚度对激光刻蚀覆铜板质量（包括刻蚀深度及加工面粗糙度）的影响,采用50W的1064nm红外光纤激光器和10W的355nm紫外固体激光器对覆铜板进行了对比刻蚀实验。通过分析红外、紫外激光刻蚀覆铜板材料的作用机理并对比实验结果得知,采用1064nm红外光纤激光作为激光光源时,设置合适的刻蚀参量,能在完全去除铜箔层的条件下,最大限度地保证环氧树脂基底的完整性;而采用355nm的紫外激光作为激光光源时,因环氧树脂材料对紫外波段激光的高吸收率,以及紫外激光对有机材料的光化学作用,基底材料的损伤难以避免,此外,红外光纤激光具有较高的刻蚀效率。结果表明,综合光纤激光器高稳定性和高集成度的特点,若激光直接刻蚀技术被用于大规模覆铜板的工业加工中,红外光纤激光将更具优势性。     

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。     

准分子激光直写加工特性与脉冲参数关系的研究

以玻璃为实验靶材,用精密微动平台准确调节靶材位置,利用波长248nm的KrF准分子激光器,研究了准分子激光直写加工图形和激光脉冲数及脉冲能量之间的关系。实验证明,随着加工槽深度的增大,单个激光脉冲所烧蚀的深度逐渐减小,当达到一定的脉冲数时,所烧蚀槽的深度基本上保持不变。脉冲能量越大,刻蚀速率越大,其速率同样具有一个上限值。     

准分子激光消融兔前列腺的实验研究

报道了使用ＸｅＣｌ准分子激光（３０８ｎｍ）照射兔前列腺标本。观察了在不同频率、不同介质等条件下对离体免前列腺组织的消融效果，测得损伤阈值为４００ｍＪ／ｃｍ２。结果表明，准分子激光具有消融效果高、对周围组织损伤轻、损伤范围易于控制等特点，具有实际临床应用的价值。