纳秒激光诱导铝板表面超疏水微纳结构北大核心CSCD

提出了一种利用纳秒光纤激光快速制备超疏水铝板表面的方法,对样品表面的接触角和粗糙度进行了测量。烘烤处理激光加工后的样品,得到了一系列具有不同润湿性能的铝板表面,增加激光能量密度可得到超疏水表面。研究结果表明,增加激光能量密度除了能提高铝板表面的粗糙度,还会形成明显的微纳二级结构;空气占铝板超疏水复合接触面总面积的90%以上;纳秒激光诱导铝板超疏水表面是微纳结构和化学成分共同作用的结果。     

纳秒脉冲激光微焊接316不锈钢

采用MOPA纳秒脉冲激光器对316不锈钢进行焊接,探索脉宽、频率及焊接速度对焊缝成型的影响,并对纳秒脉冲激光焊接的模式及机理进行了分析.研究表明,采用纳秒脉冲激光在高频下焊接316不锈钢可以得到表面光滑、无气孔缺陷的焊缝,频率是影响焊接的最大因素;当脉宽为30～120 ns时,熔深随频率增加而增大,在中心频率处获得最大...     

紫外激光刻蚀位相光栅实验初步研究

描述308nm和193nm波长准分子激光对PI、PC和PMMA三种聚合物的微刻蚀实验,并从刻蚀表面光洁度、边缘锐利和垂直度、刻蚀阈值等方面对刻蚀特性进行了讨论和比较.其中308nm激光对PC和PMMA刻蚀性能很差,而193nm激光刻蚀PI和PC,以及308nm激光刻蚀PI都能达到微米级横向分辨率和亚微米级深度精度,通过这种方法成功地刻蚀出了二阶位相光栅.     

激光冲击奥氏体不锈钢表面的亚结构变化

采用高能短脉宽激光冲击加载技术(LSP)，利用扫描电子显微镜(SEM)，X射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)等手段，研究了在激光诱导的超高应变率和高于材料动态屈服强度冲击加载条件下，2Cr17Mn15Ni2N奥氏体不锈钢表面亚结构的转变特征和机制。结果表明，冲击区表面结晶度降低，形成大小为0．1～0．5μm的等轴亚晶区以及规则排列的龟裂区；表面硬度显著增加，形变层深0．25mm；此外，在冲击区表层观察到形变滞后退火孪晶、显微带、位错胞、条形亚晶、滑移型层错等亚结构，未发现形变孪晶和ε(α)马氏体相。分析认为，激光诱导的超高应变率是产生奥氏体不锈钢表面特殊亚结构的主要原因。     

纳秒激光刻蚀非等截面微沟槽工艺研究

为提高微沟槽吸液芯的毛细性能,采用V字扫描法在紫铜板上刻蚀非等截面微沟槽,研究激光光斑间距、扫描速度、扫描次数、脉宽和频率等工艺参数对非等截面微沟槽形貌尺寸的影响规律。研究发现,随着激光光斑间距增大,沟槽宽度也随之增大,沟槽深度呈现先增大后减小的趋势,沟槽表面粗糙度则先减小后增大;V字扫描法的路径间距在10～30μm时刻蚀出的沟槽形貌最佳且两端毛细压力差较大;当激光扫描次数为50次,扫描速度为100 mm/s,频率40 kHz,脉宽120 ns时,纳秒激光刻蚀的非等截面沟槽两端毛细压力差较大。该研究可为提高沟槽式均热板的传热性能提供参考。     

利用准分子激光刻蚀法在光学玻璃上快速制作耐用的相位透射光栅

1　简介　　现在各种产业对衍射、折射式和混合式的微小光学器件有着强烈的需求。随着这一领域的快速发展 ,已为微小光学元件的制造、复制和后期加工研制出许多方法 ,包括电子束刻蚀、光刻蚀、铸模、钻石切削和其它技术。这些不同的方法几乎可以获得任何所需要的光学表面结构 ,但是大多数方法需要适合选定工艺的特殊材料 ,而这种工艺却又不一定满足应用的要求。以玻璃为基质的微小光学元件以其独特的光学、电学和热学特性及其可以承受较高光功率密度的特性 ,将会有极大的需求。特别是传统的加工技术 ,例如切削不适合于可见光和紫外光波段常…     

飞秒与纳秒激光刻蚀单晶硅对比研究

采用输出功率8W的355nm Nd∶YVO4纳秒激光器和3W的1030nm飞秒激光器对0.4mm的单晶硅的刻蚀进行了对比研究,研究了激光的单脉冲能量密度,脉冲宽度,脉冲耦合率等参数对加工质量和精度的影响。实验结果表明,飞秒激光加工的热效应要小于紫外纳秒激光,同时飞秒脉冲产生了纳米条纹,但随着加工次数的增加,纳米条纹也直接导致了不规则裂纹的产生。这说明飞秒激光的加工优越性也是有条件的,当需要对材料进行大量去除之类的加工时,成本相对较低的紫外纳秒激光可能更为适合。     

紫外纳秒激光加工金刚石微槽工艺参数优化研究

金刚石微槽在微电子散热器件和光学器件等领域都有非常大的潜在应用价值。系统研究了激光脉冲能量、扫描速度、扫描次数、重复频率和离焦量对金刚石微槽形貌、微槽宽度、微槽深度及微槽深度与宽度的比值的影响规律。研究结果表明,金刚石微槽的深度与激光脉冲能量、扫描次数呈正相关,随着激光脉冲能量和扫描次数的增大,微槽深度逐渐增加,并且当激光脉冲能量达到200μJ,扫描次数增加到30时,微槽深度趋于稳定;金刚石微槽的深度与扫描速度呈负相关,当扫描速度为5 mm/s时,可获得深度较大的微槽;微槽的深度随着激光重复频率的增大而增加,当激光重复频率达到60 kHz时,微槽的深度趋于稳定。当离焦量从负值变化到正值时,微槽的深度先增加后减小,当离焦量为-1 mm时,微槽的深度达到最大。在激光脉冲能量为200μJ,扫描速度为5 mm/s,扫描次数为30,重复频率为60 kHz,离焦量为-1 mm的优化参数下,能够获得微槽深度与微槽宽度的比值大于12的金刚石微槽。     

YAG激光参量对刻蚀微坑形貌的影响

为了增加单次激光脉冲刻蚀微坑的深度,提高加工效率,利用双声光调制技术,通过对比不同能量密度的脉冲激光刻蚀微坑深度,及对比两种激光器输出的激光脉冲刻蚀微坑形貌,研究了激光参量对刻蚀微坑形貌的影响。结果表明,脉冲能量密度为20.21J/cm2时,刻蚀微坑深度达到最大值,继续增加能量密度时,微坑深度将随之减小;相比于单腔激光器,双腔激光器刻蚀微坑深度从5μm增加至10μm,微坑直径从161μm降至134μm。     

调Q激光自触发斩波产生纳秒脉宽单脉冲激光

为利用现有装备简单获得纳秒脉宽、峰值较高的单脉冲激光,满足军事应用和高温等离子体干涉研究的时间分辨要求,采用专利技术优化了调Q脉冲激光自斩波KDP泡克耳斯盒电光开关的触发狭隙,解决了19 kV全波电压下静态绝缘阻断和调Q激光脉冲前沿低阈值击穿双重可靠以及全系统动作同步,确保了触发的快捷和峰值附近斩波,实现了从传统红宝石激光器脉宽30 ns,能量80 mJ的调Q激光脉冲中斩出1.7 ns,4 mJ的单脉冲激光。实验和分析表明,预处理崎化了开关电极间的场分布,强化了激光触发作用,保证了斩出脉冲的窄脉宽和高峰值。     

纳秒激光加工石英微通道的实验与理论研究

利用调Q Nd…YAG激光器输出的1064nm纳秒脉冲激光聚焦在石英上,分别采用激光热加工法和激光诱导等离子体法加工微通道。热加工的通道长度可控,通道周围产生热裂纹;诱导等离子体加工的微通道内壁光滑,通道深度可达4mm。研究了激光热加工微通道时的温度场和热应力分布,分析了激光诱导等离子体加工微通道的过程。研究表明,激光热加工时温度场的存在导致热应力的产生,热应力超过石英断裂阈值使石英发生炸裂,导致微通道的形成及热裂纹的产生;激光诱导等离子体法由于等离子体屏蔽效应产生的高温等离子体烧蚀石英形成微通道,避免了热裂纹的产生。     

纳秒激光电化学复合掩模的微细加工

在激光传输光路中加入掩模对激光束进行空间调制,采用纳秒脉冲激光器、纳秒脉冲电源和1 mol/L的NaNO3电解液对304不锈钢进行掩模微刻蚀加工试验研究。利用伏安法测定304不锈钢阳极电流随平均电压的变化规律;选用平均电压1.5 V、脉冲频率2.0 MHz、脉冲宽度60 ns、激光能量160 mJ的工艺参数,在所构建的试验系统中,分别进行了激光电化学复合掩模和盐溶液中的激光掩模加工试验。结果表明:在阳极钝化区内,纳秒脉冲激光电化学复合加工能够显著提高加工速率和加工表面质量,实现了线宽约为130μm、热影响区小的微细刻蚀加工,证实了纳秒脉冲激光电化学掩模加工在微细加工中具有很大潜力。     

纳秒无衍射贝塞耳光脉冲参量的分析与测定

从理论和实验两方面分析测定了纳秒无衍射贝塞耳光脉冲的相关参量.由广义惠更斯-菲涅耳衍射积分理论出发给出了平行光通过轴棱锥后的光场分布、最大无衍射准直距离、最小中心光斑半径等参量的表达式,并进行相关参量的数值模拟.实验采用平-抗共振环(ARR)腔被动调QNd∶YAG激光器和轴棱锥系统获得了高稳定的纳秒贝塞耳光脉冲,测定了其脉冲宽度、最大无衍射距离、横面光强分布及最小中心亮斑尺寸,实验结果与理论分析相吻合.利用胶片扫描法给出了光脉冲的截面光强分布精细结构,其分辨率远高于普通的光束分析仪.     

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。     

纳秒级宽带KrF激光时间脉冲整形

对纳秒级宽带KrF激光脉冲的时间整形进行了研究。采用受激布里渊散射(SBS)脉冲压缩KrF激光获得短脉冲,通过脉冲堆积获得KrF激光时间整形脉冲。利用激光放大器对整形脉冲进行放大,对KrF激光整形脉冲的形状影响较大。通过对放大前整形脉冲形状的调整,在放大后可以得到所需形状的整形脉冲,一次放大能量输出可达50 mJ,二次放大能量输出可达300 mJ。理论分析与实验结果一致。研究表明,短脉冲堆积和放大器放大的组合方案具有较强的整形能力。     

激光微细熔覆快速制造微加热器阵列

采用激光微细熔覆法制备了2×2和1×4微加热器阵列,研究了激光扫描功率和速率对微加热器图形线宽的影响.结果表明,线宽随激光功率增大而增大;随扫描速率增大而减小.并对2×2微加热器阵列进行了性能测试.研究了加热时间、电压和空间位置对温度的影响规律.结果表明,微加热器温度随加热时间的延长而升高并最终达到稳定值;随电压的增加而升高;加热区域离微加热器越远,温度越低.对恒定电压下的升温速率进行了计算和测定,第一分钟内加热速度可达0.45℃/s.最后,给出了所制作的微加热器及其阵列的示例.     

纳秒双脉冲激光的控制方法

研究了用于航空发动机涡轮叶片气膜孔加工的双脉冲激光控制方法。报道了采用两台闪光灯抽运的电光调Q激光器偏振组束产生100 ns左右时间间隔的双脉冲激光的实验结果。共轴的双脉冲激光的时间间隔可以在零到几百纳秒之间自由调节。双脉冲最大相对定时抖动小于5 ns。双脉冲激光器的重复频率40 Hz,双脉冲能量大于400 mJ。     

玻璃基板上激光微细熔覆直写电阻技术的研究

介绍了玻璃基板上激光微细熔覆柔性直写电阻的基本原理及其工艺．系统地研究了各工艺参数的变化对电阻阻值的影响规律。通过热作用、激光与物质的相互作用原理理论分析了电阻膜的形成以及组织、结构、性能间的关系．确立了制备电阻的最佳工艺参数和获得高精度、小误差电阻阻值测试的最佳方法。结果表明．采用该技术可以在无掩膜下通过调节电阻的形状、大小、体积以及激光加工参数．一步完成所需高精度、高质量、高性能电阻元件的制备和修复．不需要电阻的微调，工艺简单、灵活、速度快、成本低．具有广阔的应用前景。     

短脉宽XeCl激光器的实现及光脉冲参数的测量

研究了高气压短脉宽 Xe Cl准分子激光器的设计、制作和激光参数测试。在大体积高气压下 ,采用同步紫外预电离产生辉光放电方法 ,结合激光器物理设计、电路、光学系统设计 ,调整气体配比、气压、放电电压 ,在气体配比为 HCl:Xe:He=0 .1 %:1 %:98.9%下 ,实现了纳秒放电激励的紫外 30 8nm准分子激光激射 ,脉冲能量 5 30 m J,最小脉冲宽度 1 3ns,矩形光斑 2 cm× 1 cm,束散角 3mrad,最高重复频率 5 Hz,并总结了实验规律。