皮秒激光工程应用研究现状与发展分析

皮秒激光作为一种新型的能量源,具有皮秒级(?10 ps=10–11s)超短脉宽、重复频率可调范围宽和高脉冲能量等特点,有望实现包括硬脆性难加工材料在内的高精与高效兼顾的材料加工效果,在材料精细与微纳加工领域已逐步显露头角。介绍了皮秒激光与材料相互作用的基本特点和区别于其他类型激光加工的优势,总结综述近年来国内外皮秒激光在材料切割、选择性去除、深微孔加工和型面加工等几个面向工程实际应用研究的最新进展,对皮秒激光在工业领域未来应用中所面临的问题和发展方向进行分析与预测。皮秒激光的工程应用作为新型激光智能化制造手段之一将在高精高效机械制造领域具有广阔的应用前景。     

Ta2O5高温相结构

半导体工业致力于在单位面积／体积上铺满更多的结构以期得到更高密度、更快运算速度的光电子元器件寻投高介电系数物疆是半导体工业达到上述目标的必经之路．Ta2O5系氧化物是重要的高介电系数物质候选材料之一．然而，由于获得高质量的单晶材料非常困难，Ta2O5高温相的结构依然尚有争论，本研究用电子显微学的方法（TEM、CBED、HREM）研究了激光法台成的高介电系数陶瓷，     

激光辐照改变Ta2O5陶瓷的介电性能

采用大功率CO2激光辐照技术,进行Ta2O5陶瓷介电性能的改性研究.对辐照前后陶瓷试样的介电性能进行了温度和频率特性的比较,通过X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)分析,探讨了其介电性能改变的微观机理.经400～1 000 W的大功率激光辐照处理后,Ta2O5陶瓷的介电常数提高了近1倍(κ＞60),同时保持了良好的热稳定性(TCκ＜10-3/℃).     

旋光晶体中电磁声子的频率色散关系

从Born与黄昆的宏观理论出发,运用晶体光学的观点,推导出了适用于各种旋光晶体的电磁声子频率色散关系的普遍公式。     

皮秒激光制备超疏水聚四氟乙烯表面及其水下全反射研究

在室温空气条件下,利用1064nm皮秒激光加工系统在聚四氟乙烯(PTFE)表面加工出平均缝宽为25μm、壁厚为25μm、深度为75μm的沟槽阵列和边长为30μm、缝宽为25μm、高度为43μm的柱状阵列。加工后的聚四氟乙烯表面静态接触角达到167°,为超疏水表面。将制备出的超疏水聚四氟乙烯完全浸入纯净水中,通过玻璃器皿观察,其超疏水表面在水下出现金属光泽。实验发现,超疏水聚四氟乙烯表面在水下可使以一定角度斜入射的可见光反射光强增加。利用浸润性模型分析该现象出现的原因是超疏水表面在水下发生了全反射。     

牙科氧化锆(Y-TZP)陶瓷疏水性表面皮秒激光制备研究

研究了皮秒激光快速制备牙科氧化锆(Y-TZP)陶瓷疏水性功能表面技术,在Y-TZP陶瓷表面微制造出整齐的周期性微槽阵列,包括直槽阵列和柱状阵列,使Y-TZP陶瓷表面浸润性由本征亲水性(70°)向疏水性转变,且符合Cassie模型。分析研究了激光工艺参数对制备陶瓷表面微槽形貌和尺寸的影响,当激光扫描次数低于15次、功率小于15 W时,可得到光滑、均整的槽型微结构,有效改善了陶瓷表面的疏水性能。     

激光烧结制备Nd:Y2O3透明陶瓷的研究

以微米级普通商业粉为原料,采用CO2激光烧结技术获得可见光区透光率约60%、红外区透光率可达80%的Nd:Y2O3陶瓷.经1250℃预烧后的平均粉径约400 nm的原料粉素坯,在～292 W/cm2的激光功率密度下烧结200～300s,可以得到气孔率低,透光度较好的透明陶瓷.采用X射线衍射,扫描电镜分析了陶瓷的物相和显微结构,探讨了激光烧结透明陶瓷的透光机理.激光烧结透明陶瓷过程短,可控性强,对透明陶瓷烧结技术地发展具有十分重要的意义.     

SCNN无铅压电陶瓷的制备和特性研究

为制备高性能的无铅压电陶瓷,在传统工艺下,制备了Ca_xSr_2-xNaNb₅O₁₅陶瓷各组分的样品,研究了压电介电性能随组分的变化.结果表明:在x=0.14附近Ca_xSr_2-xNaNb₅O₁₅材料具有较好的压电和介电性能.该材料有2个相变点,一个接近280℃,另一个在-20℃附近,具有明显的介电弛豫现象.X射线衍射和Raman光谱实验表明该材料是四方钨青铜结构,Ca²⁺替代Sr²⁺引起了晶格畸变,从而导致物理性能的提高.电镜扫描照片显示瓷体致密.     

(Mg0.95Ca0.05)TiO3晶体的激光加热基座法生长及其性质测定

采用激光加热基座法(LHPG)生长出了共晶系(Mg0.95Ca0.05)TiO3。晶体。通过粉末X射线衍射分析了所生长晶体的晶相，采用扫描电镜和显微拉曼光谱技术研究了所生长晶体的微观结构。(Mg0.95Ca0.05)TiO3晶体由CaTiO2和Mg-TiO2两种晶体复合而成。介电测量结果表明：(Mg0.95Ca0.05)TiO3晶体沿生长方向具有较大的介电常数和较小的共振频率温度系数。