郑亚风 1,2,3王贺超 1,2,3张毫杰 1,2,3张群莉 1,2,3[ ... ]姚建华 1,2,3,*
1 浙江工业大学激光先进制造研究院，浙江 杭州 310023
2 特种装备制造与先进加工技术教育部/浙江省重点实验室，浙江 杭州 310023
3 浙江工业大学机械工程学院，浙江 杭州 310023
4 奔腾激光（浙江）股份有限公司，浙江 温州 325000
通过对10 mm厚Q345钢进行高功率激光-电弧复合焊接实验，对比研究了7.5 kW激光对不同模式电弧焊接熔滴过渡与焊缝成形的影响。结果表明：高功率激光的加入对标准熔化极活性气体保护电弧焊（MAG）、冷金属过渡弧焊（CMT）和脉冲电弧焊接过程中的熔滴过渡有显著影响。在标准MAG焊接过程中，激光会吸引和压缩电弧，导致电弧长度显著缩短，同时匙孔喷出的金属蒸气与等离子体会降低熔滴过渡频率；在CMT焊接过程中，激光会延长单次短路过渡周期，同时引起的熔池振荡会降低短路过渡的稳定性；在脉冲电弧焊接时，激光的加入提高了熔滴过渡频率，同时匙孔处的气流对熔滴过渡起阻碍作用，使熔滴向熔池侧面过渡，造成飞溅的产生。与单一电弧焊接相比，激光-标准MAG与激光-脉冲电弧复合焊接中的焊缝熔宽增加，而激光-CMT焊接中的焊缝熔宽的变化不明显；受熔滴直径和过渡频率的影响，激光-标准MAG与激光-CMT焊接中的焊缝余高减小，而激光-脉冲电弧焊接中的焊缝余高略有增加。三种电弧模式下激光与电弧相互作用的熔化能增量值（ψ）不同，其中，激光-脉冲电弧复合焊接的ψ值最高（36%），其次为激光-标准MAG复合焊接（19%），激光-CMT复合焊接的ψ值最小（-12%）。
激光技术 高功率激光-电弧复合焊接 电弧模式 熔滴过渡 焊缝成形 中国激光
2024, 51(12): 1202107
1 中国科学院上海光学精密机械研究所超强激光科学与技术重点实验室，上海 201800
2 中国科学院上海光学精密机械研究所信息光学与光电技术实验室，上海 201800
3 中国科学院大学，北京 100049
4 中国科学院上海光学精密机械研究所精密光学工程部（筹），上海 201800
锡液滴发生器是激光等离子体型极紫外（LPP-EUV）光刻光源中最重要的核心部件之一。光刻光源要求锡液滴靶具备高重复频率、小直径且稳定性好的特性。综述了中国科学院上海光学精密机械研究所EUV光源团队近年来在液滴发生器方面的研究进展，包括液滴直径、重复频率、间距、位置和稳定性等。现阶段研制的锡液滴发生器，在100 kHz频率下喷射的锡液滴直径约为40 μm，间距约为230 μm，工作时长接近5 h。锡液滴在10 s短时间内，竖直和水平方向的位置不稳定性分别约为2 μm和1 μm。未来锡液滴的可用性性能（如液滴直径、工作时长和长时间的位置稳定性）还需进一步提升。
极紫外 光刻光源 液滴发生器 锡液滴 激光与光电子学进展
2023, 60(23): 2314001
研究和讨论了绝缘子玻璃件生产成型过程中料滴的均匀度、形状以及落料剪切控制等问题,分析如何对滴料过程中的常见问题进行预防与调整,以保证产品质量的稳定性。
绝缘子玻璃 玻璃成型 滴料 调整 insulator glass glass forming glass droplet adjustment
1 郑州大学 机械与动力工程学院热能系统节能技术与 装备教育部工程研究中心，河南郑州45000
2 河南晶华膜技真空科技有限公司，河南焦作454150
3 中国原子能科学研究院，北京10241
为了改善CrAlN薄膜与基材间的结合强度，提高其耐磨性能。利用阴极弧溅射技术，在45钢基材上沉积了CrAlN薄膜。分析了磁场和靶基距对CrAlN薄膜性能的作用机理，考察了磁场对薄膜的厚度、表面形貌、结合力以及耐磨性能的影响，同时与无磁场时沉积的薄膜进行了对比。结果表明：薄膜膜厚、表面粗糙度、液滴沉积尺寸及数量随着靶基距增大而减小；相较于无磁场样品，有磁场样品的表面粗糙度更小，曲率半径更大，结合力得到了提高。有磁场时界面结合力约为60 N，且随着靶基距变化不大，而无磁场时结合力变化较大。两者在同条件下对比，结合力提高了20%~80%不等；薄膜摩擦系数与磨损率随靶基距增大而减小，同靶基距时有磁场样品的摩擦系数及磨损率较小。当存在磁场且靶基距在160~180 mm时，沉积的CrAlN薄膜性能最优。该研究结果为制备具有更高性能的CrAlN薄膜提供了重要参考。
磁场 靶基距 液滴 结合力 磨损率 magnetic field target-substrate distance droplet binding force wear rate 光学 精密工程
2023, 31(18): 2627
1 南通科技职业学院机电与交通工程学院，江苏 南通 226000
2 合肥工业大学仪器科学与光电工程学院，安徽 合肥 230009
3 阜阳师范大学计算机与信息工程学院，安徽 阜阳 236037
4 南通职业大学机械工程学院，江苏 南通 226000
受仙人掌锥形刺和长嘴鸟喙单向运输液滴现象的启发，利用纳秒激光烧蚀技术，在钛片表面上制备了一种简便有效的液滴和水下气泡操控平台——超亲水不对称双轨（SHADR）。利用静态各向异性结构产生的拉普拉斯压力梯度，SHADR不仅可以实现液滴的自发单向运输，还可以实现水下气泡的单向运输。定量研究了单轨道宽度、分支角等结构参数对液滴和水下气泡运输性能的影响，并对简化的力学模型进行了分析。这种功能表面不仅操作简便，而且适用性广，可以应用于微流体和界面科学等领域。
激光技术 纳秒激光 微纳加工 不对称结构 液滴/气泡操控 单向运输 中国激光
2023, 50(20): 2002403
中山大学光电材料与技术国家重点实验室, 广州 510275
Ⅲ-Ⅴ化合物半导体外延单量子点具有类原子的分立能级结构, 能够按需产生单光子和纠缠多光子态, 而且可以直接与成熟的集成光子技术结合, 因此被认为是制备高品质固态量子光源、构建可扩展性量子网络最有潜力的固态量子体系之一。本综述的重点是介绍高品质单量子点的分子束外延生长及精确调控的方法。首先介绍了晶圆级均匀单量子点的分子束外延生长, 并探讨了调控浸润层态和量子点对称性的生长方法; 接下来概述了利用应变层调控量子点发射波长的方法, 总结了几种常见的电调控单个量子点器件的设计原理; 最后讨论了最近为实现优异量子点光源而开发的液滴外延生长技术。
单量子点 分子束外延 生长调控 S-K模式 液滴刻蚀 单光子源 纠缠光源 single quantum dot molecular beam epitaxy growth modulation S-K mode droplet etching single photon source entangled light source
郑亚风 1,2,3刘双仁 1,2,3张群莉 1,2,3王梁 1,2,3[ ... ]姚建华 1,2,3,*
1 浙江工业大学激光先进制造研究院，浙江 杭州 310023
2 高端激光制造装备省部共建协同创新中心，浙江 杭州 310023
3 浙江工业大学机械工程学院，浙江 杭州 310023
4 奔腾激光（浙江）股份有限公司，浙江 温州 325000
对10 mm厚Q345钢进行高功率激光?MAG复合焊接试验，研究电弧功率对焊接过程熔滴过渡行为与飞溅的影响。结果表明：电弧功率会显著影响焊缝形貌与熔滴过渡行为，电弧功率过高或过低均会导致焊缝表面塌陷；当电弧功率为6860 W时，可获得平整光滑的焊缝形貌，且无咬边塌陷等缺陷；随着电弧功率增大，溶滴过渡模式逐渐由含短路过渡的混合过渡模式向单一射流过渡模式转变，前者主要包括大滴过渡、射滴过渡、射流过渡分别与短路过渡组成的混合过渡模式；混合过渡模式下的短路过渡是产生飞溅的主要原因，在单一射流过渡模式下匙孔处的羽辉气流会促进飞溅的产生。
激光技术 激光‑电弧复合焊接 熔滴过渡 电弧功率 飞溅 中国激光
2023, 50(12): 1202107
1 福州大学先进制造学院，福建 泉州 352200
2 福州大学物理与信息工程学院，福建 福州 350108
3 中国福建光电信息科学与技术创新实验室，福建 福州 350108
利用多喷嘴喷墨打印PEDOT∶PSS墨水，重点分析喷墨打印驱动电压波形的高压VH、低压VL、上升沿时间TR、峰值时间TP、下降沿时间TF，通过对多喷嘴同时喷射墨滴的速度与体积的调控优化，获得了喷射稳定、体积均匀的墨滴；进一步提出多喷嘴喷射墨滴体积方差的分析方法，结果表明不同喷嘴同时喷射墨滴的体积变化方差在0.006~0.170范围内。利用体积变化方差对喷墨打印驱动电压参数影响墨滴行为能力的大小进行了排序，其影响能力从大到小为TR、TP、VH、TF、VL。多喷嘴喷射墨滴体积方差分析方法为实现多喷嘴大面积打印提供了重大的指导意义。
测量 喷墨打印 多喷嘴 墨滴均匀性 体积方差 光学学报
2023, 43(10): 1031002
1 西北大学光子与光子技术研究所，陕西 西安 710127
2 浙江大学光电科学与工程学院，浙江 杭州 310007
Such as, by using the photothermal effect of materials, the surface tension of the lubrication layer on the surface of materials can be changed, thus creating a wetting gradient force to push the droplets to move. Further, the sliding and pinning of the droplet can be controlled by the phase change of the paraffin layer on some functional surfaces. The pyroelectric crystal can generate the dielectric force field on its surface based on the photothermal effect, which could be applied to realize the lossless moving, merging, and splitting of the droplets. In addition, the wettability of the photovoltaic crystals could be changed with the irradiation of light, therefore, can be used to control the behavior of droplets. In this paper, the development of the photo-responsive functional surface in droplet manipulation was briefly reviewed. The mechanisms of the droplet manipulation with the functional surface were expatiated. The categories of functional surfaces were summarized, the characteristics of the structure were analyzed, and the corresponding implementation method was introduced in detail. In addition, the applications of the photo-responsive functional surface in droplet transportation, fusion, and segmentation were introduced. Finally, the future development and potential applications of the photo-responsive functional surface for droplet manipulation were prospected.
光响应 功能表面 液滴操控 润湿性 photo-responsive functional surface droplet manipulation wettability
