飞秒激光加工透明材料

摘要

本文系统研究了飞秒激光快速成型建模，以及透明电介质超精细微加工工艺，全面分析了飞秒激光与电介质材料相互作用的过程。其内容主要包括以下几个方面： 一、飞秒激光快速成型建模。对于二维平面模型，本文利用Matlab图像处理工具箱提供的各种接口函数和在VC平台上自行开发的程序模块，从待加工模型转化而成的数字图像中提取出边界信息，确定飞秒激光的加工路径。 针对三维器件的加工，为了平衡加工精度和加工时间，本文提出了一种新型的自适应切片算法，利用低阶曲面逐步逼近待加工模型表面，以切片上下面间的径向偏差控制加工精度和切片厚度。对花瓶的切片结果表明，利用该算法切片能够在有效减少切片数量的同时获得较高的加工精度。 二、飞秒激光加工工艺的研究。本文详细分析了影响飞秒激光超精细微加工的各种因素，研究了飞秒激光与透明材料的相互作用机理，利用飞秒激光辅助化学腐蚀方法，在K9玻璃内加工出了深孔。研究结果表明，为了取得较好的加工质量，必须根据具体的加工情况，协调好激光光强、加工速度、扫描重叠率等各种参数。 三、利用飞秒激光加工实用器件。利用飞秒激光致使玻璃改性，折射率改变的特点，本文在玻璃内部加工了光栅，系统研究了光栅的衍射特性。与普通的黑白光栅相比，光栅的衍射光斑关于零级主极大不对称，但各级主极大的光强提高，次极大的光强减弱。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1飞秒激光简介

1.1.1飞秒激光简史

1.1.2飞秒激光的产生和放大

1.1.3飞秒激光的特点

1.2飞秒激光与物质的相互作用

1.3飞秒激光加工的影响因素

1.4飞秒激光加工的研究进展

1.4.1飞秒激光加工金属材料

1.4.2飞秒激光加工有机材料

1.4.3飞秒激光加工无机非金属材料

1.5课题的研究意义和主要内容

第二章飞秒激光成型建模

2.1二维图案的建模

2.1.1模型设计和读取

2.1.2灰度转换

2.1.3图像滤波

2.1.4特征提取

2.1.5代码生成

2.2三维成型建模的研究

2.2.1自适应切片算法的发展

2.2.2自适应切片算法的研究

2.2.3自适应切片算法的测试

2.3本章小结

第三章飞秒激光加工工艺的初步研究

3.1飞秒激光加工系统

3.2飞秒激光加工参数的实验研究

3.2.1激光功率

3.2.2加工速度

3.2.3重叠量

3.3飞秒激光与玻璃的相互作用

3.3.1玻璃表面加工

3.3.2玻璃内部加工

3.4飞秒激光与其他电介质材料的相互作用

3.4.1飞秒激光在有机玻璃上的加工

3.4.2飞秒激光在火柴头上的加工

3.4.3飞秒激光在头发上的加工

3.5选择性腐蚀工艺的研究

3.6本章小结

第四章飞秒激光加工微光学器件

4.1相位光栅的加工和研究

4.1.1相位光栅的加工

4.1.2相位光栅的衍射理论分析

4.1.3相位光栅的衍射实验

4.2达曼光栅的加工

4.3本章小结

第五章总结与展望

5.1总结

5.2展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致 谢