强激光与粒子束
2023, 35(8): 081001
强激光与粒子束
2023, 35(7): 071001
强激光与粒子束
2022, 34(6): 061003
大连理工大学机械工程学院精密与特种加工教育部重点实验室, 辽宁 大连 116024
利用光纤激光器切割1 mm厚铜-钢-铜层合板时,会出现反射率高、氧气辅助切割表面氧化严重及板材切割后切缝宽等问题。提出了激光预处理法,通过控制能量输入和氧化反应,材料表面产生了浅层熔化,从而预处理区域的元素构成、形貌及物化性质得到改变。最终获得了缝宽小于光斑直径的狭缝光栅试件。利用IPP软件对预处理后浅层熔化区域内的氧化物分布进行了测定,并计算了氧化物面积占浅层熔化区面积的比例。利用预处理法,获得了满足质量要求的狭缝光栅件,切割后的热影响区大大减小且背面无挂渣,切割前后覆层铜材料的性质得到保护,光纤激光切割铜-钢层合板的质量得到保证。
激光技术 激光切割 激光预处理 铜-钢层合板 氧化面积占比 切割质量
本文采用纳秒紫外激光对树脂基碳纤维复合材料表面进行激光预处理, 研究预处理参数对表面形貌和胶接件剪切强度的影响规律。利用电子显微镜、三维形貌分析仪以及表面接触角测量仪分别分析了激光预处理复合材料表面的显微形貌、粗糙度以及润湿特性, 并测试了激光预处理后复合材料胶接件的剪切强度。结果表明: 通过改变预处理参数(激光功率、扫描间距和扫描次数), 可以使复合材料表面呈现出不同的加工形貌, 改变表面粗糙度和接触角, 从而影响复合材料胶接件剪切强度。
激光预处理 表面形貌 接触角 粗糙度 剪切强度 laser pretreatment surface topography contact angle surface roughness shear strength
1 中国科学院 上海光学精密机械研究所 中国科学院强激光材料重点实验室,上海 201800
2 中国科学院大学,北京 100049
针对晶体表面的损伤特性,采用小光斑扫描激光预处理技术预辐照DKDP晶体元件,并采用表面损伤自动探测系统实时分析每个脉冲辐照后晶体表面的损伤情况,比较预处理和未预处理区域的损伤点密度确定表面预处理效果,并进一步模拟分析表面各类缺陷在纳秒强激光辐照下的动态过程,解释激光预处理对精抛表面提升作用的微观机制并分析它对粗抛表面提升不明显的原因。实验结果表明,激光预处理技术对粗抛表面的提升作用并不明显,但是可以大幅度抑制精抛表面的损伤点密度。在本文的实验条件下,晶体表面的抗激光损伤能力可以提升约60%。比较体材料和精抛表面的预处理效果发现: 当体材料的抗破坏能力通过预处理提升后,精抛表面的抗激光损伤能力也会提升,由此可见精抛表面的激光预处理效果与体材料性能相关。
激光损伤 激光预处理 损伤阈值 预处理效果 氘化磷酸二氢钾(DKDP) laser damage laser conditioning damage threshold laser conditioning effects dopted deuterium KDP (DKDP)
中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
实验研究了不同激光预处理参数对于纳秒激光多脉冲作用下HfO2/SiO2反射膜损伤形态转化的影响。通过对比两类损伤扩张性和对薄膜功能性破坏机制, 提出激光预处理技术的重要意义在于抑制损伤形态转化过程。通过薄膜损伤形态分析揭示了激光预处理作用机制为节瘤缺陷的去除和亚表面吸收前驱体的形成两方面的综合作用。实验结果表明: 预处理后薄膜损伤形态转化特征曲线向更高通量和更多发次方向平移。针对现有工艺下的薄膜, 采用高通量、两台阶的预处理参数组合能够获得兼顾效率的最佳收益, 其零几率损伤形态转化阈值最高可以提升140%。
激光预处理 反射膜 损伤形态 laser conditioning reflective film damage morphology 红外与激光工程
2017, 46(6): 0606003
中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
KDP 晶体是目前高功率激光装置中倍频材料的首选, 元件上架前通常采用激光预处理来提高抗激光损伤性能, 由于预处理流程耗时较多, 提升预处理效率对于工程应用具有重要意义。研究了激光预处理参数对 KDP 晶体材料损伤性能的影响, 通过分析激光辐照通量、辐照发次、能量台阶等预处理参数与元件损伤性能的变化关系, 发现在一定通量范围内用不同的能量台阶可以获得同样的预处理效果, 由此确定采用变能量台阶的方法对预处理参数进行优化。实验证明, 采用此方法可以在保证预处理效果的前提下, 将总的激光辐照发次缩减三分之一, 结果对于大口径 KDP 晶体元件的激光预处理工艺具有重要参考价值。
KDP 晶体 激光预处理 损伤阈值 参数优化 KDP crystal laser pretreatment damage threshold parameter optimization 红外与激光工程
2017, 46(3): 0321005
中国科学院 上海光学精密机械研究所 强激光材料重点实验室, 上海 210800
回顾了国内在激光预处理技术研究方面取得的进展。综述了基于激光预处理技术提升基频介质膜、磷酸二氢钾/高掺氘磷酸二氢钾(KDP/DKDP)晶体等光学元件抗激光损伤性能的机理、效果和关键技术。针对高功率激光驱动器中关键光学元件激光负载能力的提高, 建立了大口径光学元件激光预处理平台, 实现了基频介质膜元件的激光预处理工程化作业。比较了纳秒和亚纳秒脉冲宽度激光对DKDP晶体损伤性能的影响。基于亚纳秒激光预处理后, 纳秒激光辐照至14.4 J/cm2(5 ns)尚未出现"本征"损伤的实验结果, 提出了用于DKDP晶体的亚纳秒激光预处理方案, 并指出亚纳秒激光预处理技术将成为高功率激光三倍频晶体抗激光损伤性能达标的关键技术。
激光预处理 激光与物质相互作用 高功率激光 激光损伤阈值 介质膜 磷酸二氢钾(KDP)晶体 高掺氘磷酸二氢钾(DKDP)晶体 laser conditioning high power laser system laser induced damage threshold dielectric coating potassium dihydrogen phosphate(KDP) crystal doped deuterium KDP(DKDP) crystal 光学 精密工程
2016, 24(12): 2938
1 中国科学院 上海光学精密机械研究所, 上海 201800
2 成都精密光学工程研究中心, 四川 成都 610041
3 成都光明光电有限公司, 四川 成都610100
4 北京有色金属研究总院 稀有金属冶金材料研究所, 北京 100088
针对我国惯性约束聚变装置(ICF)对高性能传输反射镜元件的性能要求, 探索了大口径传输反射镜制备涉及的关键技术与工艺。深入开展了K9玻璃坯片研制、光学冷加工、传输反射镜镀膜和激光预处理等方面的研究工作。提出了400 mm口径K9反射类坯片精密退火工艺, 形成了高精度平面加工技术路线;制备了低缺陷薄膜, 并且建立了大口径光学元件预处理装置。最后, 综述了大口径高性能传输反射镜研制方面的主要成果。研制的400 mm口径传输反射镜在1 053 nm处以45°入射时, 其表面粗糙度优于99.8%, 面形PV值小于λ/3 (λ=1 053 nm), 损伤阈值大于30 J/cm2(5 ns)。基于提出的技术研制的大口径传输反射镜已成功应用于我国神光系列高功率激光装置, 有力支撑了我国大型激光装置的稳定运行。
传输反射镜 高功率激光器 K9玻璃 光学冷加工 镀膜技术 激光预处理 综述 transport mirror high-power laser K9 glass optical cold processing coating technology laser conditioning 光学 精密工程
2016, 24(12): 2902