1 武汉华工激光工程有限责任公司，湖北 武汉 430223
2 湖北工业大学机械工程学院，湖北 武汉 430068
激光对碳纤维复合材料的孔加工在近些年得到了大量的研究，然而大部分都是切孔类的加工，在高质量盲孔加工方面的研究报道较少。利用自研旋切系统结合飞秒激光开展盲孔加工工艺研究，通过光束偏转系统和一组透镜实现光束偏转和平移，最终得到光束倾斜聚焦的效果，可避免由于高斯光束聚焦特性而产生的加工锥度。通过此装置，对碳纤维复合材料进行了0.3 mm孔径盲孔加工的研究，探讨了各工艺参数对加工结果的影响规律，并得到了优化参数，获得了较好的0.15 mm深平底直盲孔的加工效果。在此基础上，进一步探究了对异形底面盲孔的加工，通过逐层加工方式最终得到了截面直径为0.3 mm的半圆状盲孔加工效果。孔整体加工质量良好，热影响区小于5 μm。
碳纤维复合材料 盲孔 飞秒激光 旋切 carbon fiber reinforced polymer(CFRP) blind hole femtosecond laser helical drilling
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of High Field Laser Physics, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
2 Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
3 Technology Center, Huagong Laser Engineering Co., Ltd., Wuhan 430000, China
One-step precipitation of Ag nanoparticles in Ag+-doped silicate glasses was achieved through a focused picosecond laser with a high repetition rate. Absorption spectra and transmission electron microscopy (TEM) confirmed that metallic Ag nanoparticles were precipitated within glass samples in the laser-written domain. The surface plasmon absorbance fits well with the experimental absorption spectrum. The nonlinear absorption coefficient β is determined to be 2.47 × 10-14 m/W by fitting the open aperture Z-scan curve, which originated from the intraband transition in the Ag band. The formation mechanism of Ag-glass nanocomposites is discussed as well.
nonlinear optical materials laser materials processing microstructure fabrication Chinese Optics Letters
2021, 19(1): 011901
1 中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室, 上海 201800
2 华工激光工程有限责任公司技术中心, 湖北 武汉 430000
3 中国科学院大学, 北京 100049
超短脉冲激光可以直接对玻璃进行焊接,不需要在两片玻璃之间添加吸收介质,也不需要对材料进行热处理,应用前景广阔。利用飞秒激光热累积效应成功实现了石英玻璃之间的焊接,研究了激光重复频率和激光功率对玻璃焊接质量的影响。石英玻璃焊接区由3部分构成,包括顶部的圆形空腔、中部的熔融区域和底部的线形损伤结构,石英玻璃的焊接强度是3部分结构共同作用的结果。实验表明:在保持激光重复频率为500 kHz时,熔融区面积随着激光功率的增大而增大,但是焊接强度出现了先增大后减小的趋势;在保持激光功率为4.14 W时,熔融区面积和焊接强度随激光重复频率增长而减小。此外,还实现了铝硅酸盐玻璃之间和钠钙玻璃之间的焊接,并对不同成分玻璃的焊接端面形貌进行了对比。
激光器 飞秒激光 玻璃焊接 热累积 焊接强度
哈尔滨理工大学电气与电子工程学院工程电介质及其应用技术教育部重点实验室 黑龙江省电介质工程重点实验室, 黑龙江 哈尔滨 150080
非本征光纤法布里-珀罗(F-P)传感器已被用于液-固复合绝缘局部放电检测,但存在液体黏滞阻尼和附加质量影响传感器固有频率和灵敏度的问题。采用有限元方法计算传感膜片在油和空气介质中受迫振动幅频响应,并分析不同温度下传感器幅频特性和灵敏度。提出F-P传感器的液体隔离结构,消除介质对其参数的影响。制备F-P传感器并构建实验系统,测试不同温度下两种结构传感器的幅频特性。实验结果表明:液体绝缘油中,F-P传感器因黏滞阻尼和附加质量导致固有频率下降约0.58,幅频曲线带宽变大,响应幅值降低;液体介质温度升高,传感器固有频率增加,幅频曲线带宽变小,响应幅值增加,灵敏度变大;液体隔离结构的F-P传感器不受介质黏滞阻尼和附加质量影响。
光纤光学 非本征法布里-珀罗传感器 湿模态分析 幅频特性 温度影响
武汉华工激光工程有限责任公司, 湖北 武汉 430223
激光打孔是激光在工业中最重要的应用, 是目前加工小孔中不可缺少的一种激光加工方法, 特别是对一些脆性材料如陶瓷、玻璃、蓝宝石、高温合金等。为了提高孔的加工质量, 设计了专用的光学系统进行旋转打孔, 利用皮秒激光器在蓝宝石和镍基单晶材料(DD6)上实现了无锥度打孔, 孔的圆度高>95%, 孔壁粗糙度Ra＜1.2 μm, 锥度<1°, 无重熔层和微裂纹。
激光打孔 无锥度打孔 旋转打孔 皮秒激光 laser drilling no taper drilling trepanning drilling picosecond laser
武汉华工激光工程有限责任公司, 湖北 武汉 430223
激光打孔是激光在工业中最重要的应用, 是目前加工小孔中不可缺少的一种激光加工方法。为了实现精密打孔, 设计了五轴激光加工机床、外部光路系统、功率监测系统和CCD视觉系统, 并深入研究了对激光打孔入口孔形和出口孔形、锥度、重熔层等有很大影响的激光偏振态及打孔方式, 确定了利用径向波片进行偏振控制, 旋转打孔作为打孔方式的光路系统。在系统中利用皮秒紫外激光实现了锥度可控、圆度高、侧壁光滑的精密打孔, 并且通过工艺实验验证, 证明了上述设计方法的优越性。
激光设备 外光路系统 旋转打孔 激光偏振态 精密打孔 五轴运动控制系统 laser equipment external optical system trepanning drilling laser polarization precision drilling five-axis motion control system
