基于紫外纳秒脉冲激光的微加工系统设计与实验分析

介绍了紫外纳秒脉冲激光微加工系统的设计, 以及利用该系统对不同材料的样品进行加工实验分析。系统采用355 nm波长的紫外纳秒脉冲激光作为加工光源, 设计了光路机械结构和基于DSP和FPGA的运动控制板, 驱动3D运动平台带动样品运动实现加工。上位机软件对加工图像进行解析, 并对加工过程进行控制。光路结构的共焦特性, 保证了CCD的照明光源和加工光源共焦平面, 实现了自动聚焦和在线观测功能。利用该微加工系统, 针对单晶硅、光敏玻璃、陶瓷、金属等材料展开了多种加工实验, 验证了系统性能的可靠性和实用性, 通过对不同材料的加工结果进行了观测和分析, 对加工参数和工艺进行了优化, 总结了紫外脉冲激光针对不同材料的加工特性。     

微加工中皮秒~飞秒脉冲比较

材料加工，主要是微加工中的许多应用正促进高重复率飞秒激光的研制。从物理学角度看，这种加工能定义为薄表面层材料的激光烧蚀，与周围物质没有明显的热交换。在金属中激光脉冲通常被电子吸收。在几皮秒时间内这些电子将它们的能量传输给晶格。在非金属（例如半导体和电介质）中，光电离和级联电离是初始激光脉冲吸收过程，其后的过程与金属情况相似。在紫外光辐照情况下，材料的烧蚀及其后转变成等离子体能在比蒸发温度低的温度下发生。当热量没从吸收区消散时，快速等离子体产生和薄层中的烧蚀是可能的。如果激光脉宽比热扩散时间短就会…     

准分子激光直写二维图形加工

为了探索准分子激光脉冲直写加工的参数和工艺,建立准分子激光微加工系统和材料加工工艺,对二维加工过程中激光刻蚀效果与扫描速度和激光参数之间的关系进行了理论推导,分析表明最大扫描速度受激光光斑尺寸和重复频率的约束.以玻璃为实验靶材,在2.7×1mm2 范围内进行了二维图形刻蚀实验研究.结果显示,刻蚀对材料周围的热影响很小,刻蚀图形清洁而且清晰,通过控制扫描速度可以获得均匀的二维图形.     

激光微加工技术的初步研究

本文研究了激光微加工中常用的激光微细焊接和多脉冲打孔技术。着重论述了激光微加工的性能质量的检测手段与方法,分析了激光微加工的独特性能和它与电子束加工技术的区别。     

脉冲激光MEMS加工技术

阐述了脉冲激光微加工技术及其在微机电系统(MEMS)加工中的应用.脉冲激光微加工技术能够制作出三维微型结构并具有微米/亚微米加工精度,且适用于多种材料,与传统的微细加工技术如光刻、刻蚀、体硅和面硅加工技术等相比具有其独到之处.进一步阐述了基于激光烧蚀的脉冲激光直接微加工技术、激光-LIGA技术、激光辅助沉积与刻蚀技术以及MEMS的激光辅助操控及装配技术.     

飞秒激光微加工的研究进展

综述了近年来国内外利用飞秒激光微加工的研究进展。飞秒激光脉冲作为材料微纳加工的一项工具,已经从实验室进入到工业化阶段。介绍了飞秒激光在微纳加工领域的一些研究情况,分别就飞秒激光烧蚀微加工以及双光子聚合加工进行了阐述。最后分析了飞秒激光微加工目前存在的问题及未来发展的主要方向。     

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。     

飞秒激光在微加工领域的应用研究

飞秒激光具有超精细三维微加工、高聚焦能力、超强峰值功率、超短脉冲等特点,在其逐渐发展过程中飞秒激光以其自身的这些特点被应用到各个领域中,其中应用最多的就是飞秒激光的微加工技术。因此本文主要研究飞秒激光在微加工领域中微加工金属材料、微加工耦合器和光波导、微加工光子晶体、微加工光线器材中的具体应用。     

激光微加工技术纵览:基本原理、实际应用及未来展望

激光微加工技术现已广泛应用于包括精密微成形在内的材料加工中。深紫外激光器在用于芯片制造业的光刻领域中有着极为广阔的应用前景,而飞秒脉冲激光器为微成形加工开辟了新的发展空间。与传统的材料加工方法相比,激光加工具有众多的优点,诸如能处理多种材料,能进行无损分离,具有小的热影响区、最小机械影响及热变形,并具有在二维甚至三维方向上沿复杂的断面进行微成形的可能性以及能够实现快速精确关断、开通等优点。     

脉冲激光微加工技术在MEMS中的应用

介绍了脉冲激光微加工技术及其在微机电系统(MEMS)加工中的应用。脉冲激光微加工技术能够制作出三维微型结构并具有微米／亚微米加工精度，且适用于多种材料，与传统的微细加工技术(光刻、刻蚀、体硅和面硅加工技术等)相比具有其独到之处。阐述了基于激光烧蚀的脉冲激光直接微加工技术、激光-LIGA技术、激光辅助沉积与刻蚀技术以及MEMS的激光辅助操控及装配技术。     

激光发射天线仿真平台设计

为了给激光发射天线的设计优化提供一种可视化自动设计手段，采用MATLAB仿真技术构建了一种基于倒置望远镜系统结构的激光发射天线仿真平台, 进行了激光发射天线的理论分析和仿真实验验证。通过灵活设置激光谐振腔关键结构参量以及倒置望远镜系统透镜组合方式，实现了发射天线发射前后的激光2维光强分布、激光3维光强分布、激光光束3维结构以及变换后激光束腰与透镜组合离焦量的关系曲线的仿真。结果表明，波长550nm的激光变换后束腰半径从0.073mm变为12.202mm，发散角从0.275°变为0.00164°，成功压缩了激光发散角; 此平台进行的仿真过程形象直观，可根据需要自动优化设计出最优的激光发射天线结构。该仿真平台的构建为激光发射天线的可视化自动设计提供了全新的方法。     

多类型调频连续波激光雷达测距原理与仿真分析

依据调频连续波激光雷达测距原理,详细阐述了三种不同类型的调频连续波激光测距雷达的基本过程,并对其测距过程进行了推导;搭建了锯齿波、三角波和正弦波三种不同类型激光测距原理验证平台,设计了调制信号产生模块,拍频仿真模块,并测定拍频后的频率值;分析了三种类型调频连续波激光雷达的适用条件和范围,为后续系统设计和硬件选型提供了参考依据。     

基于运动控制卡的激光喷丸数控系统设计

为了实现对激光器和工作台的一体化控制,提供操作上的便利,提出了一种基于运动控制卡的开放式激光喷丸强化数控系统的控制方案,PC机完成喷丸强化控制系统的核心处理部分,运动控制卡和单片机完成控制的细节,阐述了硬件结构原理以及软件模块的划分和实现。结果表明,该系统操作方便、开放,便于扩展。     

双光束激光双路焊接的跟踪控制技术研究

为了实现对T型接头的双光束激光焊接,采用基于多轴联动数控机床的双光束激光焊接平台和基于视觉传感器的焊缝跟踪控制相结合的方法,进行了理论分析和实验研究.通过建立平台的运动学模型实现了焊缝的轨迹规划,设计了基于比例、积分、微分控制的位置环和高速焊接过程中的跟踪算法来提高控制系统的控制精度等,并且通过焊接试验,验证了所提出的算法.结果表明,该焊接跟踪控制系统能够快速、准确地对焊接过程中的偏差进行动态补偿,很好地完成了对T型接头的双光束焊接.     

基于LabVIEW的准分子激光器控制系统

为了实现基于准分子激光光源的应用系统集成和激光的功能扩展，设计了一种新型的准分子激光器控制系统，PC端基于LabVIEW软件实现人机交互，激光端基于微控制单元(MCU)主控模块控制硬件电路及检测传感器信号等，LabVIEW与MCU采用光隔离的RS232通讯，通过虚拟仪器实现计算机对准分子激光器的实时监测和控制。结果表明，该系统结合PC端的良好人机交互以及MCU端高效稳定实时控制等特点，有效地实现了放电激励准分子激光器强电磁干扰下的整体控制系统的设计。该研究对基于准分子激光光源的应用系统的集成和功能扩展有参考意义。     

基于SOPC的汽车测距限速系统设计

为提高行车安全性,提出了一种基于SOPC技术的汽车激光测距限速系统。该系统利用单目标测距原理,可对前方车辆进行自动激光测距,依据不同车速所对应的不同安全距离完成声光报警及车速限制。最后在SOPC开发平台中进行设计,验证了该系统具备测距限速功能。     

光通信高速率调制系统设计及性能仿真测试

为了奠定未来光通信高效实行的基础,需要研究高速高质量的激光调制系统。本文在一般调制系统设计原则基础之上,从核心器件入手,选定了以DFB激光器、EAM为主的调制整体框架;之后进行了激光器周边辅助电路、调制器驱动电路以及调制器自身结构的精细化设计,形成了高速调制系统设计框图;利用光通信仿真平台Optisystem在临界调制速率1.12 Gbits、高速5 Gbits、超高速10 Gbits三种梯度下进行了该系统的性能测试。结果显示:1.12 Gbits到5 Gbits测试性能优异且稳步提升,表明该系统能够满足现阶段一般条件下的光通信高速调制需求;但10 Gbits下系统表现不够稳定,说明适应超高速条件下的调制系统还需进一步深入研究。该调制系统的设计和仿真对后续实测工作的开展具有重要指导意义。     

几何截断定距激光引信系统参数优化

几何截断定距激光引信因其结构简单、定距精度高、抗干扰能力较好，在低成本弹药中有较大的应用需求，其定距距离和精度与系统参数设计密切相关。为设计满足要求的几何截断定距激光引信系统参数，建立几何截断定距回波功率模型，分析系统参数的变化对工作距离的影响，揭示工作距离与系统参数的关系，并计算得到满足条件的系统参数取值区间，对比分析后得到理论上的最优系统参数d=63 mm、r=35 mrad、t=10 mrad、r=0.5 rad、t=0.45 rad，设计激光定距模拟实验平台验证设计结果，实验结果与理论一致，表明设计参数能够满足系统要求，该研究可为几何截断定距激光引信的参数设计提供参考。     

49S晶体在线激光打标系统的设计与实现

分析了企业对49S石英晶体振荡器激光打标的需求,介绍了一种新型的微机控制的自动在线打标系统,该系统将标准打标机头与自动供料系统结合,组成晶体在线全自动激光打标系统。文中详细阐述了该系统自动上料平台的工作原理及机械结构设计、单片机控制系统原理及控制程序设计。给出了软件流程图。     

基于水下激光探测的高速瞬态光信号获取技术

基于水下激光后向散射光信号检测技术,针对微弱高速瞬态光信号接收系统中所要求的宽频带、低噪声等关键技术指标,将MMIC技术和电磁兼容性理论应用于高速瞬态光信号接收系统的设计过程中.测试与仿真比较的结果表明,利用本文技术搭建的微弱高速瞬态光信号检测平台得到的实验信号失真小质量高,完全可满足实验的需要.