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飞秒激光加工透明材料

彭志农  
【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。


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