飞秒激光高效并行微孔加工技术研究

针对飞秒激光加工微孔过程中加工效率慢的问题,提出基于GSW算法的液晶空间光调制器的并行加工技术。利用液晶空间光调制器模拟光栅产生多光束的方法和迭代算法的原理,运用GSW算法计算10×10阵列和字符"H""B""U""T"微孔群的多光束全息图,将这些全息图加载到SLM中,利用CCD相机观察多光束效果,并在柔性电路板上进行加工实验。实验结果表明,本方法产生多光束数量可达100束,字符并行加工中光束均匀性超过0.73,加工微孔孔径尺寸偏差为1.34μm,多光束均匀性超过0.89。因此,此微孔加工技术是一种高效的并行加工方式。     

基于飞秒激光的光纤微加工工艺研究

光纤作为传输光信号的重要载体,使用时经常需要进行切割。飞秒激光以其热效应小、加工精度高等优势可对多种光纤进行加工。利用飞秒激光对单模石英光纤切割加工的特性及加工工艺,通过对扫描次数、激光功率和焦平面位置等参数进行组合实验,再对光纤切割端面的显微图像进行质量分析,找出飞秒激光切割光纤的最佳工艺参数。研究结果表明,扫描速度0.1mm/s、切割功率0.6 W,先把激光聚焦于光纤中心切割2次后再把焦点位置移动到光纤底部切割2次,可获得良好切面效果。     

钛合金表面止焊剂脉冲式激光清洗工艺

采用脉冲式激光清洗钛合金表面的止焊剂。先通过调节功率和频率得到合适的单脉冲能量为2.0~5.0 mJ。再对比了不同单脉冲能量和光斑搭接率组合下的清洗效果,得到较优的激光清洗参数为:光斑搭接率0%~40%,功率120~200 W,频率40~50 kHz。经过较佳工艺激光清洗并酸洗后,钛合金表面品质、力学性能、显微组织及氢、氧含量均符合要求。     

铝合金漆层与氧化层激光清洗应用研究

通过对激光的单脉冲能量、光斑搭接率、离焦量等参数的对比研究发现,过高的激光能量不仅能清洗掉漆层与氧化层,还会对铝合金表面造成明显的热损伤;过高的光斑搭接率会降低清洗效率;适当的离焦量有助于非均匀漆层的清洗去除。研究结论是,对于铝合金漆层与氧化层的激光清洗,最佳的组合参数为单脉冲能量0.45 mJ、光斑搭接率33%和离焦量1 mm。     

基于空间光调制器的艾里光束能量调制方法

艾里光束由于具有无衍射、自加速和自愈合等特性,具有重要的应用前景。本文基于空间光调制器可编程特性,提出了一种可调谐的艾里光束能量调制新方法。从理论上深入分析通过在相位图中引入一个可控的调制相位而实现了艾里光束能量调控的方法,并且量化了调制参数与能量调制范围的关系。仿真和实验结果表明通过改变调制相位可以灵活地调节光束能量分布,本文的研究有助于进一步推动艾里光束的应用。     

脉冲和连续模式下玻璃纤维复合材料激光脱漆技术研究(特邀)

采用波长为1 064 nm的纳秒激光器脉冲模式和连续模式分别对玻璃纤维增强树脂基复合材料表面涂覆的浅灰色防雨蚀涂层和抗静电涂层进行激光清洗实验,研究不同模式下激光参数对清洗效果的影响规律。通过SEM观察清洗后材料表面及清洗产物的微观形貌,运用EDS、FTIR分别检测清洗前后材料表面元素含量与化学官能团,采用COMSOL Multiphysics对清洗过程中的温度场进行分析。结果表明：去除单层抗静电涂层时,脉冲激光能完全去除该涂层且防雨蚀涂层损伤较小;去除双层涂层时,脉冲激光作用下试板表面有残余涂层,且易损伤下层清漆、树脂和纤维,而连续激光则可完全去除表面双层涂层,获得清洁的清漆表面。脉冲模式的去除机制主要为热弹性振动效应,连续模式下涂层的去除机制主要为热烧蚀效应。研究结果可为航空复合材料表面激光脱漆技术的激光模式选择提供参考。     

相位全息图几何参数变换对艾里光束的影响分析

艾里光束具有无衍射、自加速和自愈合三大特性，其中自加速特性最吸引人。为更全面了解艾里光束的自加速特性，在保证其轨迹完整的前提下，基于几何变换改变相位图中立方相位的相对位置和旋转角度来探究艾里光束的加速特性，利用傅里叶光学推导出对应的光谱公式进行验证。结果表明，相位图几何变换调制可以显著改变艾里光束的传播轨迹位置和空间偏转位置。研究对艾里光束的自加速特性领域及应用提供了更全面的认识，对控制其他加速光束的理解提供了新的思路。