——在
激光加工中的应用
5+L8\V9; 1引言
@l>Xnqx) 激光加工技术已经渗透到科学研究和工业生产的各个领域中,特别是超快激光加工由于其超短脉冲、极高峰值功率、冷加工等特性已大幅提升了加工质量并拓宽了加工领域。当前超快激光加工已成为精密加工中最为重要的部分,被广泛应用到微孔加工、超表面结构制造、微流体、
量子点及电子制造等领域。
x;U|3{Io 尽管拥有这些优势,但单焦点的超快激光加工技术存在着加工区域小、效率低的问题,也无法适用于材料的大面积加工、体加工、结构一次成型加工、矢量光加工等应用场景。
jH0Bo; 为了提高超快激光微加工过程中的加工效率,采用多光束并行加工的方法以提高超快激光微加工的效率已成为一个重要的研究方向。
1X:&*a"5 目前,市场上存在的激光产生多光束的方法有:多
激光器法,分束镜法,衍射
光学元件法等,并且得到了一定的应用。但这些技术多为静态分束,存在分束的数量有限,无法对单一光束进行独立控制,缺乏控制的灵活性,结构复杂,加工成本高等不足。因此,难以实现灵活可控的高效、高精度多光束并行加工。
@36S}5Oa 空间光调制器(SLM)的出现使得上述问题很大程度上得以解决,SLM可以对激光光束的振幅、相位或者偏振等光学
参数进行调控,配合一定光路设计即可以在材料加工区域得到任意的光场强度分布。近年来,随着高损伤阈值SLM的出现及超快激光器的发展,将SLM与超快激光结合来实现高效、高精度且灵活可控的并行加工技术已逐步成熟。
;X7i/DQ =~,l4g\ 2基于SLM的并行加工基本原理
BED@?:U# h VK4/82@5 工作原理如图1所示:激光束入射到SLM的光学表面后,光束各处的相位因SLM上的不同灰度而发生改变,随后在自由空间发生衍射,再经过其后的傅里叶
透镜,在透镜的焦平面处便可实现期望的光学要求。
pG28M]\ 即:超快激光加工应用=空间光调制器+光场调控。
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&7][@v 图1 原理图
4K,''7N3 l\aUresm SLM还能够对分束后多光束焦点的间距、分布、数量和能量进行调控,从而实现微纳结构的可控、高效高精度加工。
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oc;VIK)g]c 中科微星并行加工
系统介绍
[Yvsa,2 针对当前超快激光微加工方面效率低、精度低及并行加工存在灵活性差、结构复杂等相关不足,西安中科微星光电科技有限公司基于空间光调制器(SLM)开发的超快激光并行加工系统可快速、高精度、灵活可控的实现多焦点阵列的并行加工、光束整形等多种激光精微加工方面的应用,该新型加工系统有望促进超快激光应用领域的高效高品质加工应用的出现。
UPO^V:.R4 本并行加工系统,如图2所示,包括控制
软件与加工头模块两个部分。
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hho%~^bn( 图2 激光并行加工系统
d$Em\*C 1*c>I@I; 1、加工头功能
H5p5S\g-) DPeVKyjU 多焦点并行加工,有效提高加工效率;
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