纳秒激光

摘要： 针对航空发动机进气道前缘唇口位置的结冰问题,利用纳秒激光对TC4进行表面微织构,通过扫描电镜观察不同扫描速度下的钛合金表面形貌以及EDS化学成分组成,结合接触角以及低温冷台水滴冻结的实验数据,分析了纳秒激光扫描速度对钛合金表面抑冰效果的影响。结果表明:在激光扫描速度较低的情况下,随着速度的增大,金属表面的粗糙度先增大,直到形成有序排布的凸起与凹陷后粗糙度开始下降,烧蚀效应逐渐减弱,激光加工时钛合金表面的氧化反应程度减轻;表面接触角随粗糙度的增大而增大,在扫描速度为100 mm/s时接触角最大,钛合金表面的抑冰性能最好。

摘要： 为探究激光辐照Al_(2)O_(3)陶瓷不同深度位置处的温度及应力的变化特性,采用有限元方法模拟纳秒激光与Al_(2)O_(3)陶瓷相互作用过程,基于光热作用机理分析激光功率密度对Al_(2)O_(3)陶瓷温度场和应力场的影响,获得纳秒激光辐照Al_(2)O_(3)陶瓷时微裂纹的产生特性。结果表明,在30 ns时,Al_(2)O_(3)陶瓷材料表面出现温度和压应力峰值,且沿Al_(2)O_(3)陶瓷材料深度方向得到释放,产生拉应力;随着激光功率密度的逐渐增加拉应力增大,在Al_(2)O_(3)陶瓷材料表面以下2μm处首先产生微裂纹,且微裂纹沿材料深度方向扩展。

摘要： 采用纳秒激光对TC4钛合金表面进行刻蚀,然后放入电热干燥箱内烘烤,研究了钛合金表面的浸润特性、微观结构及抗结霜性能。结果表明:在100 W激光功率下纳秒激光刻蚀和烘烤处理后钛合金表面接触角超过160°,而滚动角小于5°,具有非常好的超疏水性能,钛合金表面呈纳米级的凹坑、凸起和规则球状结构;激光刻蚀钛合金表面经烘烤后同时满足了粗糙微观结构与低表面能的条件,表面的浸润特性从超亲水状态转变为超疏水状态;在-15°C下激光刻蚀和烘烤后的超疏水钛合金表面9μL水滴完全结冰所需时间为360 s,比未激光刻蚀钛合金延长了2倍以上,且水滴完全结冰后仍能保持大于130°的接触角;在-15°C恒湿条件下持续冷冻10 min后超疏水钛合金表面只出现了零散的小颗粒霜晶,而未激光刻蚀钛合金表面密集分布着大量小颗粒霜晶。

摘要： 随着飞行器速度的不断提升,高超声速气流流动理论、高超声速燃烧流场分析、飞行器空气动力学特性等研究的重要性日益凸显。目前常规的速度测量方法在面对高超声速复杂流场环境时受到的限制越来越明显,需要研究新的技术以满足流场内精确速度测量需求。分子标记示踪测速技术因其非侵入、无跟随性限制等优势正在成为研究热点。本文阐述了纳秒激光分子标记示踪测速技术、飞秒激光分子标记示踪测速技术的基本原理、主要参数和工作特点,分析了这些技术在测量中所面对的挑战,并对其在科学及工程领域中的应用前景展开了讨论,为推动高超声速复杂流场环境速度测量技术发展提供借鉴。

摘要： 目的实现液滴在超疏水表面定向可控滑动。方法通过一种简单而有效的方法制备复合仿水稻叶亲水微轨道的超疏水表面。首先使用NaOH腐蚀铝合金表面形成微纳结构,然后浸泡硬脂酸溶液使得粗糙表面自生长硬脂酸超疏水层,最后使用纳秒激光系统去除局部超疏水层,形成用于引导液滴的仿水稻叶微轨道。利用超疏水表面的超强憎水特性及亲水微轨道的亲水性,得到水滴运动各向异性的微结构化表面。通过优化微轨道参数,改变液滴各向异性润湿及滑动特性。结果随着相邻亲水微轨道间隔的减小,平行微轨道方向接触角也明显减小,液滴沿轨道方向的滑动阻力明显增加。当相邻微轨道间距为500μm时,达到平行亲水微轨道方向和垂直亲水微轨道方向滑动角的差值超过50°,为液滴可控定向引导最佳间距。进一步提出了具有变密度亲水微轨道和曲线排列亲水微轨道的超疏水表面,其具有在特定单方向液滴可控引导的特性,并引导水滴沿微轨道聚集到亲水末端点。通过机理分析得出,液滴在复合表面的各向异性润湿和定向滑动,是由于超疏水表面和亲水微轨道之间的表面能性质差异,以及毛细作用引起的预润湿效应等。结论本研究制备的复合亲水微轨道超疏水表面可实现液滴定向引导,在集水、水滴混合及污渍去除等领域具有应用潜力。

摘要： 利用纳秒激光打标机在厚度为1.5mm的304不锈钢板上制备织构,研究了激光功率、扫描速度、加工次数等激光参数对304不锈钢表面织构参数的影响。实验结果表明,随着激光功率的增加,织构深度、织构宽度均增大;随着扫描速度的增加,织构深度先增大后减小,织构宽度先减小后增大;随着加工次数的增加,织构深度先增大后减小,织构宽度先减小后增大。经分析,影响304不锈钢表面织构的因素主要有激光能量密度、单位面积能量累积、等离子屏蔽效应、离焦量等。

摘要： 利用纳秒激光打标机在厚度为1.5mm的304不锈钢板上制备织构,研究了激光功率、扫描速度、加工次数等激光参数对304不锈钢表面织构参数的影响.实验结果表明,随着激光功率的增加,织构深度、织构宽度均增大;随着扫描速度的增加,织构深度先增大后减小,织构宽度先减小后增大;随着加工次数的增加,织构深度先增大后减小,织构宽度先减小后增大.经分析,影响304不锈钢表面织构的因素主要有激光能量密度、单位面积能量累积、等离子屏蔽效应、离焦量等.

摘要： 针对锂电极耳切割质量和效率不佳等难题,建立纳秒激光切割极片的模型,研究锂电池极耳纳秒脉冲激光切割新工艺及切割形貌特征,提出通过热影响、平面毛刺、端面毛刺的平均值来判断切割锂电池极耳的质量.分析不同的纳秒脉冲切割参数(如激光能量、激光波形、重复频率、切割速度等)对切割质量的影响.通过实验研究工艺参数优化,探究纳秒脉冲激光工艺参数对切缝特征的影响规律.试验结果表明,纳秒激光波形、激光频率与激光切割速度对切缝特征影响较大,当在纳秒激光功率200 W,切割速度1000～4000 mm/s时,切割铝箔、铜箔、石墨毛刺长度能达到10～30μm切割精度,实现较好的切割效果.

摘要： 针对金属薄膜加工中材料热变形大、加工质量差等问题,提出基于纳秒激光的微加工技术.对激光加工汽化机制及热传导理论进行分析;以铝箔为例建立ABAQUS本构模型,对其热变形规律进行仿真分析;基于纳秒激光实验台对钛合金薄膜进行刻划实验,研究不同加工参数对工件表面质量的影响规律.结果表明:在激光加载初期,脉冲激光对材料汽化作用较为明显;随着激光加载时间的延长,热影响区域逐渐增大;沟槽深度随着热源移动速度的增加而逐渐降低,随着激光功率的增加而逐渐变大;仿真和实验结果的平均误差不超过5％.研究结果有助于纳秒激光加工技术的发展.

摘要： 针对航空发动机中涡轮叶片气膜孔的复杂加工要求,提出并建立了一套基于纳秒–飞秒双波段激光加工的方法与系统.使用三维扫描仪对涡轮叶片气膜孔进行空间坐标获取,对气膜孔的实际加工坐标进行了误差校正,实现了气膜孔的高精度定位.综合利用532nm纳秒激光高效率与400nm飞秒激光高精度的特点,在不锈钢涡轮叶片上实现了81个气膜孔的高精度、高质量加工.孔径一致性达到±10μm,定位精度小于50μm.工业计算机层析成像检测以及高倍显微镜检测的结果表明,气膜孔孔形良好,内壁无交叉、孔壁光滑、无明显重熔层与微裂纹.

摘要： 微群孔金属板可用作吸声体,应用于吸声降噪的场合.但薄铝板在激光打孔过程中易变性,熔融物喷溅较多,且孔锥度和一致性不易控制.利用1064nm纳秒激光打孔系统在0.1mm厚薄铝板上制备了30000个100μm孔径的微群孔,借助显微镜和表面轮廓仪研究了工艺参数对纳秒激光打孔质量的影响规律.设计了跳变阵列加工方法,有效避免了铝板在密集微群孔加工时的变形问题,获得的微群孔一致性好,锥度为0.07,圆度误差为0.05.实测微群孔铝板吸声体的吸声系数为0.79,可以有效吸声降噪.

摘要： ERC太阳电池结构主要针对电池的背面进行优化,形成局域背场,大大减少了背表面的复合,提高了电池的效率.采用532nm的皮秒和纳秒激光烧蚀掉背面膜层来实现背面的局部接触区域,对比了去膜后的表面形貌,硅片损伤情况,然后通过适当的烧结工艺,形成较好的局域Al背场,最后分析了两种激光器制作的电池的效率差别的原因.

摘要： 建立了纳秒激光作用下材料的多缺陷耦合模型。该模型描述在纳秒激光作用下，多缺陷耦合效应对材料损伤阈值的影响。从热传导方程入手，在单杂质缺陷模型基础上，利用Mie散射理论计算杂质缺陷的吸收截面，根据材料基质和杂质缺陷的热物性能参数，计算了杂质相互之间的有效作用距离。最后用熔石英基片在355 nm激光对模型进行实验验证，到与理论符合的结果。

摘要： 一种用于构造具有ta-C涂敷的固体表面(9，10)的至少一个区域的方法，在此方法中，借助于第一激光器(1)产生第一结构，优选地，第一激光器是具有纳秒范围内脉冲宽度的准分子激光器，借助于具有皮秒或飞秒范围内脉冲宽度的第二激光器(15)产生第二波纹状结构，第二结构重叠在第一结构上。优选地，根据掩模投影技术进行准分子激光器构造，根据聚焦技术进行皮秒或飞秒激光器(15)构造。本方法允许合理制造十分复杂的、非常防伪的认证特征和/或美学上引人注目的光学衍射有效的彩色图案。

摘要： 本发明公开了一种基于纳秒 ‑ 皮秒 ‑ 飞秒激光复合技术 的电容式厚膜压力传感器制备方法，包括：首先，根据压力传感器各层的精度要求，选择纳秒、皮秒或飞秒激光作为原始激光进行扫描烧结熔化。然后，根据实时监测反馈选择对特定区域使用皮秒或飞秒激光进行精加工。根据压力传感器加工的实际需要，实时监测可以为尺寸检测、晶相结构检测、微观形貌检测、成分检测等。本发明可实现更精确的尺寸控制和电阻阻值控制，包括电极间距、电极尺寸等，省去了传统3D打印完成后所需的清理、抛光等工序，有效解决了吹粉、残余应力高、强度低等问题。

摘要： 本发明公开了一种基于飞秒激光复合技术的平板式氧传感器制备方法，包括：首先，根据氧传感器各层的精度要求，选择纳秒、皮秒或飞秒激光作为原始激光进行扫描烧结熔化。然后，根据实时监测反馈选择对特定区域使用皮秒或飞秒激光进行精加工。根据氧传感器加工的实际需要，实时监测可以为尺寸检测、晶相结构检测、表面形貌检测、成分检测等。本发明可实现更精确的尺寸控制和电阻阻值控制，工艺更简单且不需要后续修阻，可以达到不做补偿即可使用的精度，省去了常规3D打印完成后所需的清理、抛光等工序，有效解决了吹粉、残余应力高、强度低等问题。同时，还具有优异的一致性。

摘要： 一种用于构造具有ta-C涂敷的固体表面(9，10)的至少一个区域的方法，在此方法中，借助于第一激光器(1)产生第一结构，优选地，第一激光器是具有纳秒范围内脉冲宽度的准分子激光器，借助于具有皮秒或飞秒范围内脉冲宽度的第二激光器(15)产生第二波纹状结构，第二结构重叠在第一结构上。优选地，根据掩模投影技术进行准分子激光器构造，根据聚焦技术进行皮秒或飞秒激光器(15)构造。本方法允许合理制造十分复杂的、非常防伪的认证特征和/或美学上引人注目的光学衍射有效的彩色图案。

摘要： 一种激光诱导等离子体光谱分析设备，其包括激光器、激光导入系统、光谱导出及收集系统、分光系统和光谱接收系统，其中激光器和光谱接收系统由同一脉冲发生器发送指令控制，激光器发射激光通过导入系统聚焦至样品处，使样品表面形成等离子体、生成激光诱导光谱并通过导出系统将产生荧光导出至光谱收集系统，通过对收集光谱的计算、处理和分析对样品中所含元素进行定性和定量检验。通过在再生放大技术与调Q方式之间的切换，分别使用再生放大技术来实现皮秒脉宽的激光诱导光源输出或通过使用调Q方式来实现纳秒脉宽的激光诱导光源输出。

摘要： 本发明公开一种复合纳秒‑皮秒‑飞秒激光技术的陶瓷钻孔方法，包括以下步骤：S10、提供多脉宽光纤激光器，包括纳秒激光器、皮秒激光器和飞秒激光器，采用纳秒激光器对固定于工作台上的陶瓷工件进行粗加工，同时在加工位置附近喷射辅助气体；S20、采用皮秒激光器或飞秒激光器对粗加工后的陶瓷工件进行精加工，同时在加工位置附近喷射辅助气体；S30、预设精加工余量T，采用尺寸精密测量仪检测剩余加工余量t，当t>T时，重复步骤S10；当0＜t≤T时，重复步骤S20；如此循环，直至t＝0。本发明通过在加工位置附近喷射辅助气体，经纳秒激光粗加工后再采用皮秒或者飞秒激光进行精加工，提高了陶瓷工件的加工精度以及加工效率。

摘要： 本发明公开了一种基于纳秒‑皮秒‑飞秒激光技术的金属制品3D打印方法，该方法采用集成光纤激光器提供纳秒激光对金属原材料进行烧结熔化及固化，同时，使用皮秒或飞秒激光对精加工区域进行精加工。实时监测系统可采用多种宏观和微观检测手段，具体选用哪些检测手段取决于待制作产品所需精度。本发明可实现更精确的尺寸控制，提高了打印效率，省去了传统3D打印后所需的清理、抛光等工序。

摘要： 本发明公开了纳秒激光诱导等离子体复合飞秒激光加工装置及加工方法，加工装置包括飞秒激光器、纳秒激光器、聚焦透镜、透明工件、抛光靶材、工作台和夹具；该抛光靶材装设在工作台上，该透明工件装设在夹具且透明工件和抛光靶材上下布置；该纳秒激光器发出纳秒激光，该纳秒激光经聚焦透镜、透明工件聚焦轰击抛光靶材以产生金属等离子体团，金属等离子体团转移至透明工件背面并反射刻蚀透明工件正面以出现石墨化刻蚀；该飞秒激光器发出飞秒激光，该飞秒激光经聚焦透镜聚焦于透明工件并去除出现的石墨化刻蚀。它具有如下优点：在微纳制造领域应用前景巨大，实现工业上的高精密加工质量需求，解决透明硬脆材料工件的加工难题。

摘要： 本发明公开了一种红外纳秒激光与红外皮秒激光合束设备及其合束方法，该设备包括红外皮秒激光器、红外纳秒激光器、激光合束模块以及激光振镜扫描光路模块；所述红外皮秒激光器和红外纳秒激光器分别输出红外皮秒和红外纳秒激光，所述激光合束模块将输出的红外皮秒激光和红外纳秒激光合为一束并输出合束激光，所述激光振镜扫描光路模块接收合束光，并交替输出红外皮秒激光和红外纳秒激光；本发明可以把红外纳秒激光快速去除材料与红外皮秒激光器热影响小，裂痕细小，表面碎屑少的优势结合，快速完成特定高质的激光加工要求。

摘要： 本实用新型公开一种具有皮秒激光器和纳秒激光器的加工设备，包括：安装座；偏摆振镜，安装于所述安装座；皮秒激光器，安装于所述安装座，并位于所述偏摆振镜的进光侧；纳秒激光器，安装于所述安装座，并位于所述偏摆振镜的进光侧；以及激光出射模块，安装于所述安装座，并位于所述偏摆振镜的出光侧；所述偏摆振镜具有反射位和避让位，于所述反射位，所述纳秒激光器发射的激光经偏摆振镜反射后，传输到所述激光出射模块进行输出；于所述避让位，所述皮秒激光器发射的激光自偏摆振镜旁穿过，并传输到所述激光出射模块进行输出。本实用新型技术方案能够提高激光加工设备的功能多样性。