1 宁波大学高等技术研究院,浙江 宁波 315211
2 浙江大学硅材料国家重点实验室,浙江 杭州 310027
3 浙江大学现代光学仪器国家重点实验室,浙江 杭州 310027
随着通信、医学、化学、分析等领域的不断发展,微全分析系统、芯片实验室、微机电系统、高精度微纳器件开始出现并得到应用,这些系统或结构部分通过飞秒激光在透明材料内部制备三维微纳连通结构来实现。为此,本文介绍了飞秒激光制备透明材料内部三维微纳结构的主要技术,列举了三维微纳连通结构的主要应用,分析了当前飞秒激光制备三维微纳连通结构存在的问题,并对该技术未来发展趋势进行了展望。
飞秒激光 微流控 三维结构 透明材料 减材制造 激光与光电子学进展
2023, 60(21): 2100001
1 石河子大学机械电气工程学院,新疆 石河子 832003
2 兵团工业技术研究院,新疆 石河子 832003
飞秒激光辅助化学刻蚀加工技术在高质量、高深径比、高可控性的微孔加工方面独具优势,为微孔的制备提供了新的途径和方法。在微全分析系统、光纤中的三维光流控系统、谐振器制造中具有很大的应用潜力。本文综述了近年来飞秒激光辅助化学刻蚀加工透明介质材料的研究进展,包括飞秒激光改性区对刻蚀速率影响、强酸强碱化学溶液对刻蚀效果的影响、化学刻蚀步骤工艺的优化、飞秒激光辅助化学刻蚀加工方法的应用等,总结了飞秒激光辅助化学刻蚀微通道、结构加工机理以及工艺等方面面临的挑战,并对今后的研究重点进行了展望。
激光光学 飞秒激光 化学刻蚀 透明材料 激光与光电子学进展
2022, 59(19): 1900009
红外与激光工程
2022, 51(5): 20210416
华侨大学 机电及自动化学院, 福建 厦门 361021
彩色共聚焦测量技术因无需轴向扫描,测量精度和测量效率高等优点,被广泛应用于工业领域,如高度测量和透明材料厚度检测等。然而,常见的彩色共聚焦系统多为同轴照明结构,即照明光轴和成像光轴都垂直于被测试样,系统的信噪比和光能利用率大大降低。现有的斜照明系统成像面光点漂移量较大,测量精度和应用范围受限。为此,本文提出一种改进的斜照明式彩色共聚焦测量方法,将现有斜照明系统的“V字形”结构调整为“三轴结构”,通过增加调节支路限制光点的漂移;同时,利用面阵彩色相机作为光电接收器件,结合颜色转换算法通过光点颜色得到所需高度值。本文先进行标定实验确定本装置的测量范围及精度;再依次以自制台阶和透明材料作为测量对象,得到相应的被测值。同时,为了验证改进后的系统性能,在相同条件下利用“V字型”系统进行对比实验。实验结果表明,该系统的轴向测量范围为350 μm,重复性优于1.69,轴向测量精度可达到微米级,且该系统具有良好的透明材料厚度测量能力。通过对比试验可以验证,系统对于光点漂移具有良好的抑制效果,且抑制后系统的测量准确度有明显提升。
彩色共聚焦 斜照明 三轴结构 透明材料 chromatic confocal inclined illumination triaxial structure transparent specimen
华中科技大学武汉光电国家实验室, 湖北 武汉 430074
基于激光热裂纹控制法, 提出了多焦点激光分离厚透明材料的方法。通过理论计算与ZEMAX软件模拟相结合的方式, 设计了能形成三个焦点的光路系统, 并利用该系统进行了夹层玻璃、磷酸二氢钾(KDP)晶体、超白玻璃等透明材料的切割分离实验。结果表明, 利用该方法得到的表面平整光滑, 无亚表面损伤, 粗糙度小, 有效解决了单个激光焦点热裂纹分离方法受材料厚度限制的问题, 该方法具有很大的应用前景。
激光光学 激光切割分离 多焦点 透明材料 裂纹控制法 中国激光
2017, 44(11): 1102008
昆明理工大学工程力学系, 云南 昆明 650500
用数字梯度敏感法(DGS)测量了聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)板的张开型应力强度因子(SIF)。用DGS方法测量了PMMA板裂纹附近应力集中区的应力梯度(或偏转角)。此方法先用数字图像相关法(DIC)测量了透明试件裂纹尖端附近的全场位移,再根据光弹效应获得光线在透明固体应力集中区的全场偏转角,在平面应力条件下,偏转角可以与应力梯度建立联系从而获得应力集中区的应力梯度。由应力梯度场测量了裂纹尖端的应力强度因子。在应力强度因子的求解过程中提出了一种迭代最小二乘拟合应力梯度场的方法,此方法可同时得出应力强度因子与裂纹尖端位置。将实验结果与理论值进行了比较,结果显示数字梯度敏感方法准确地测量了复合型应力强度因子。
测量 数字梯度敏感法 应力强度因子 光弹效应 非线性最小二乘法 透明材料 激光与光电子学进展
2014, 51(2): 021202
近年来,透明材料的激光透射焊接成为国内外研究的热点。本研究通过在透明材料界面制备低熔点薄膜来增大透明材料对激光的吸收率,从而实现双透明材料的激光焊接。本文构建了一个 3D数值模型,数值模拟结果与实验测试吻合较好。另外,还研究了激光焊接过程中温度场的变化过程,并对进一步研究了激光焊接工艺参数对温度场的影响。
激光透射焊接 透明材料 数值模拟 温度场 laser transmission welding transparent materials numerical simulation temperature filed
1 山东理工大学 交通与车辆工程学院, 山东 淄博 255049
2 徐州建筑学院, 江苏 徐州 221008
提出了一种测定透明材料厚度的新方法。该方法是基于透明材料对光的折射特点, 利用光斑点面内位移与材料厚度的变化关系, 将厚度的测量转化为对面内位移的测量。将此方法与数字图像相关法相结合, 实现了单摄像机对厚度的测定。对轴向拉伸状态下的有机玻璃板的厚度变化进行了测定, 将实验结果与理论值进行了对比, 两者符合较好, 证明了该实验方法的有效性和可行性。
厚度 透明材料 数字图像相关 thickness transparent material digital image correlation (DIC)