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低脉冲重复频率的超高速光纤激光展开材料微加工的几个研究进展|888游戏网站
时间:2020-10-30 09:25 点击次数:
本文摘要:在过去的10年里,超高速光纤激光技术在总功率、脉冲、光束质量、易用性、健壮性等方面发生了急剧的变化。本文总结了最近使用低脉冲重复频率的超高速光纤激光展开材料微加工的几个研究进展。但是,对于半透明材料的微焊接,机器控制的热积累对熔化材料和构造焊接至关重要。

材料

在过去的10年里,超高速光纤激光技术在总功率、脉冲、光束质量、易用性、健壮性等方面发生了急剧的变化。因此,超高速光纤激光器开始应用于各种生产行业对材料的高效、准确的加工。

本文总结了最近使用低脉冲重复频率的超高速光纤激光展开材料微加工的几个研究进展。特别有趣的是,在一些其他材料研究中,几种激光加工材料发现了新的特性和功能,不仅将超高速光纤激光器视为强大的材料成型工具,还可以沦为有效的材料制作工具。

玻璃和塑料焊接在大部分仪器的材料加工应用中,不需要工件产生的额外热量。但是,对于半透明材料的微焊接,机器控制的热积累对熔化材料和构造焊接至关重要。讨论的非脉冲强度不会引起半透明材料的非线性吸收,因此只有在激光焦点周围的小区域中,两种材料的接触面才会产生大量的热。

所有激光脉冲都会产生很少的热量,如果焦点区域在下一个脉冲来之前加热,这个热量也可以忽略。如果脉冲之间的空间一致,脉冲重复频率足够低(数百kHz以上),热量会迅速堆积在该区域,导致材料溶解。通过更改重复频率和光束扫描速度,可以准确控制熔化量。该技术已应用于玻璃和塑料焊接。

图1显示了两个玻璃之间焊接面的横截面。需要密封的快速准确的焊接有很多优点。例如,生产太阳能电池板时要密封面板边缘,现在要用专门设计的密封剂和热熔系统完成。脉冲串模式脉冲激光沉积脉冲激光沉积生产薄膜技术已普遍应用于新材料开发的基础研究。

大功率纳秒脉冲激光通常不会在等离子羽毛(羽毛形状的闪光块状物)上形成大水滴,这对薄膜质量没有影响。可以用多种机械和电子方法控制激光的羽毛,解决问题滴的问题。

低重复频率的超高速光纤激光器获得了替代方案。特别是,将激光脉冲的子集聚集在一起构成一个脉冲串(bursts),每个脉冲串包含多个单独的脉冲,可以建立更精确的热控制,并汽化目标,形成大水滴。

光纤激光系统可能需要慢慢输入激光光源中称为脉冲串模式的脉冲串。例如,在图2(a)右侧,在移动到放大阶段之前,可以使用声光调制器检查50MHz振荡器中的种子脉冲,最后输入由多级脉冲组成的脉冲串。相邻脉冲的间隔是20纳秒。

20纳秒的脉冲间隔非常短,可能会引起多积累效果,还包括目标的热量和激光羽毛和紧随其后的激光脉冲之间的热量,最终可以优化薄膜质量。图2(b)显示了用这种方法沉积的TiO2薄膜。图中入射电子显微镜(TEM)右边的薄膜质量很低,薄膜表面超过原子水平的光滑度,薄膜和气质之间的界面也很光滑。

用光学显微镜仔细观察100毫米的区域也没有找到大水滴。


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