高功率激光光束特性对激光加工的影响

决定光与物质相互作用的激光束的波长、入射角、偏振特性以及时间和空间特性是激光材料加工的主要光束特性。激光束的光束质量是其空间特性的量化反映。通过对两种不同激光加工系统输出激光光束质量进行测量和计算,根据多模激光束的聚焦理论,以及对激光深熔焊接实验结果的分析,研究了光束质量对深熔焊接焊缝成形的影响。结果表明,光束质量对聚焦光束的焦斑、聚焦角和焦深的影响不仅体现了激光源的可聚焦性,而且也标志了激光源的可加工能力,这是聚焦系统和焦点位置在选择过程中应该考虑的重要因素。     

激光化学沉积

激光化学沉积可分为两大类:激光光致热分解沉积与激光光分解沉积.激光光致热分解沉积是用激光束加热固体局部表面,使其达到高温,金属有机化合物分子碰撞在被加热的固体表面上时,就会在高温中分解成金属原子沉积下来.1972年,纳尔逊(Nelson)和理查森(Richardson)[1]做了一个开创性的实验.他们将二氧化碳激光束聚焦在一根碳棒上,碳棒被放在充有碳氢化合物的气室中,碳氢化合物被光致热分解,碳沉积在激光照射的区域.激光光分解沉积则是用紫外激光束照射固体表面,表面附近的金属有机化合物分子被光离解,离解后的金属原子沉积在固体表面.1979年,埃…     

高准确度多功能激光直写装置

采用高数值孔径物镜和高准确度纳米平台搭建了一台激光直写装置,可以在光敏感薄膜材料上进行打点、刻画矢量和标量图形等多种操作,其最小特征尺寸小于300 nm,重复性5 nm.在刻写前准确标定刻写激光功率,刻写过程中采用象散法精确自动聚焦,刻写完成后采用两种不同波长的激光束探测样品的透过率和反射率的细微变化,最终实现了高准确度亚微米图形的刻写和检测.     

高准确度多功能激光直写装置

采用高数值孔径物镜和高准确度纳米平台搭建了一台激光直写装置,可以在光敏感薄膜材料上进行打点、刻画矢量和标量图形等多种操作,其最小特征尺寸小于300 nm,重复性5 nm.在刻写前准确标定刻写激光功率,刻写过程中采用象散法精确自动聚焦,刻写完成后采用两种不同波长的激光束探测样品的透过率和反射率的细微变化,最终实现了高准确度亚微米图形的刻写和检测.     

激光加工技术

激光加工技术是一项集光、机电、材料及检测于一体的先进技术.激光具有的四大特性[1]:高的单色性、方向性、相干性和亮度性.应用激光固有的四大特性,将具有高能量密度的,能被聚焦到微小空间的激光用于加工的方法叫激光加工.激光加工主要涉及:激光焊接、激光切割、激光打标、激光雕刻等.     

聚焦激光束：从科研到教学的应用

列举了聚焦激光束在光镊、显微激光改性和显微测量等科研领域中的典型应用实例,设计了荧光检测以及激光微纳加工系统一体化的教学实验.通过显微光谱检测系统获得了红宝石的光致发光信号,并分析了光谱的产生机理.教师通过指导学生搭建聚焦激光光路,实现微纳加工和热光学性质测试,强化了学生在激光应用技术方面的知识与技能.     

激光束干涉法测平行平晶楔角和它的一些推广应用

这里介绍一种利用激光束的相干性测量光学平行平晶楔角的方法[1].这个方法十分简单,而且十分灵敏,平行度可测至十分之一秒的数量级.此法可以推广应用于其它多种检测上,也都具有十分简单,十分灵敏的特点. 测量平行平晶楔角的装置如图1所示.由氦氖激光器发出的 6328■的激光束,经一凸透镜会聚后,成为一发散的球面波.将被测的平行平晶置于这个发散的激光束的光路上,则由平晶前后两表面反射回来的两球面波。在反射光束扩展的空间内叠合相干,形成非定域干涉条纹.这时,如在激光束的焦点处,垂直激光束,放置一个中心开孔的屏,其中心开孔位置与激光束…     

不同光聚焦状态的光击穿声辐射特性

强激光通过光学系统聚焦于水下时,击穿水介质辐射强声波信号.光学聚焦特性的不同,使得激光击穿区域形状的差异,导致辐射的声信号在强度、频谱特征上具有较大的差异性.为研究不同光聚焦状态对激光击穿形成的空泡辐射声波的影响,推导了不同聚焦状态下激光空泡壁的运动方程及声辐射模型,构建了激光声实验测量系统,实验研究了不同聚焦状态下光击穿导致的空泡脉动参数、辐射声信号特征的差异性.结论:激光声信号强度与激光能量成线性关系,在激光能量高于一定参数情况下,声信号强度变化不大;在低激光功率下,扩束聚焦与非扩束聚焦,辐射的声信号特性差异不大;在高激光功率条件,扩束聚焦击穿形成的空泡半径大于非扩束聚焦击穿,辐射的声信号强度高于非扩束聚焦;为提高激光击穿辐射卢信号效率,应对激光束进行扩束聚焦.     

激光/电子束用于金属表面处理的物理冶金原理

六十年代末激光开始用于金属加工,如打孔、焊接等,后来在金属部件表面热处理中得到了广泛的应用[1-3].近几年,激光快速熔凝成为“急冷”金属研究中极为活跃的新领域[4-10].由于电子束与激光在很多特性及应用上相似[11,12],这里一起来讨论. 一、激光/电子束的特点1.高能量密度热源 以脉冲固体激光器为例,当脉冲能量为100J,脉冲宽度为2-8ms时,峰值功率可达12. 5-50kW,如焦斑直径为2mm,峰值功率密度则为400-1700kW/cm2.若是2kW输出的连续激光器,功率密度可达70kW/cm2.高功率激光或电子束设备,可作为高功率密度的热源. 相对于连续激光或电子束…     

LiNbO_3:Fe晶体中光感应自衍射观察

用He-Ne激光束沿LiNbO_3:Fe晶体的x轴或y轴方向聚焦照射较薄样品时,在晶体后面的屏上观察到十分规则的衍射图样。这与前人在该晶体中观察到的由晶体中光折变形成的位相噪音栅引起的光感应光散射现象迥然不同。我们观察到的这种自衍射图样,可用聚焦激光束入射时在晶体中形成的复杂类透镜效应和自衍射理论来解释。它可以清楚地表明聚焦激光束入射时晶体中光折变过程的特点、还可由衍射条纹的数目直接推算晶体中光折变△n的最大值。文中还实验研究与讨论了光感应自衍射的形成条件及其与光感应光散射的竞争关系。     

LiNbO3:Fe晶体中光感应自衍射观察

用He-Ne激光束沿LiNbO₃:Fe晶体的x轴或y轴方向聚焦照射较薄样品时,在晶体后面的屏上观察到十分规则的衍射图样。这与前人在该晶体中观察到的由晶体中光折变形成的位相噪音栅引起的光感应光散射现象迥然不同。我们观察到的这种自衍射图样,可用聚焦激光束入射时在晶体中形成的复杂类透镜效应和自衍射理论来解释。它可以清楚地表明聚焦激光束入射时晶体中光折变过程的特点、还可由衍射条纹的数目直接推算晶体中光折变△n的最大值。文中还实验研究与讨论了光感应自衍射的形成条件及其与光感应光散射的竞争关系。 关键词：     

会聚激光扫描铌酸锂晶体写入光波导时的最佳曝光间距

对利用激光精细加工技术在铌酸锂(LiNbO₃)晶体中写入光波导时的最佳曝光间距进行了详细地理论分析和实验研究.通过数值求解简化后的光折变动力学方程组，对会聚激光束沿不同方向扫描晶体时的最佳曝光间距进行了详细的数值模拟.结果表明：最佳曝光间距的选取与写入光束的扫描方向无关；当聚焦激光束平行于光轴扫描晶体时，得不到波导结构，但可以采用“三明治”辐照方式得到对称的折射率分布.采用会聚的绿激光束扫描掺铁铌酸锂(LiNbO₃：Fe)晶体进行了实验研究，晶体中的光致折射率变 关键词： 激光精细加工 最佳曝光间距 光波导 3晶体')" href="#">LiNbO₃晶体     

激光在医学上的应用

近年来随着激光技术的发展和对激光与机体组织之间相互作用认识的深入,激光在医学方面的应用有迅速的发展.其中有不少只是简单地把激光作为高亮度的光源,光束经过聚焦可使机体产生强烈的局部变热.而当激光用于切割或穿刺细胞时,则要利用激光的高度会聚性,以达到亚微米量级的精度.最初的兴趣多集中在利用聚焦的激光束凝结视网膜的血管以及切割机体组织等方面.纤维光学的发展使光纤维把激光的能量有效地传递到人体内的适当部位.光纤与内窥镜观察系统相配合,可以对休内多种器官施行激光手术.染料激光器提供了可调谐的波长输出,选取能被血液强烈…     

激光在固体表面上产生有周期性的结构

早在1965年就有人发现,当用一强激光束垂直照射一抛光的半导体表面时,受到损伤的区域可以出现排列很有规则的条纹[1],条纹的间距等于激光的波长,其取向垂直于激光的偏振方向.随后也在金属、电介质等材料中发现刊同样的现象.为了解释这种现象,捉出了许多理论模型.人们首先想到的     

连续光泵119μm远红外波导激光器

为了等离子体诊断的目的,我们研制了一台连续光泵远红外波导激光器.泵源为选频可调谐的CO2激光器,远红外激光器是介质波导型,充甲醇(CH3OH).选用CO2激光器的9P(36)支线抽运CH3OH,获得了119μm远红外激光输出.当抽运功率为6W时,输出功率为5mW,与理论估计相近.我们还测量了CH3OH对 CO2μm P支激光的光声谱,并利用光声效应来指示抽运光频率与CH3OH吸收峰之间是否处于最佳匹配.我们的连续光泵远红外波导激光器的原理图如图1所示.选频连续波CO2激光束经反射镜M1和焦距为25cm的凹面镜聚焦后,通过2Hz斩波器,光声吸收池和耦合孔φ1进入…     

飞行光学导光系统中的空气热透镜效应

研究了激光加工用大功率ＣＯ２激光束在飞行光学导光系统中传输所产生的空气热透镜效应。实验发现当飞行光学导光系统中的空气静止时将产生空气热透镜效应,而充以一定压力的压缩空气却可以消除空气热透镜效应,实验表明无热透镜效应时,光束遵循高斯光束传输规律,而秀热透镜效应时,光束偏离高斯光束的传输规律,并影响到激光束聚焦焦点的大小和位置。另外通过激光空气热透镜效应的非线性模型计算了热透镜效应所引起的光束传输相对     

液态光

西班牙ｄｅＶｉｇｏ大学的Ｈ .Ｍｉｃｈｉｎｅｌ教授与他在瑞典的合作者Ｃ .Ｔ .Ｈｏｇｓｋｏｌａ教授认为在激光束中的光子是可以凝聚为具有液态性质的“光滴 (ｌｉｇｈｔｄｒｏｐｌｅｔｓ)”的 .当激光通过非线性光学介质时 ,可以产生自聚焦 .带有较强电磁场的强光束是能改变介质的折射系数 ,从而使介质起着透镜的作用 .这时激光流会充分地聚焦 ,并使光流形成为一个凝聚态 ,这个过程有点类似于在范得瓦尔斯力作用下 ,云层能凝聚成雨滴一样 ,但这些“光滴”并不静止 ,它们以光速进行着运动 .考虑到液态物质的一些普遍特性 ,如表面张力的作…     

强聚焦涡旋光束经过散射介质的实验研究

激光束经过大数值孔径透镜聚焦后,可以得到一个亚波长大小的聚焦光斑,能够用于显微技术、光刻和数据存储。通过实验的方法,研究了强聚焦的涡旋光与非涡旋光经过散射介质的透射率,并分析聚焦透镜数值孔径和涡旋光拓扑荷数对聚焦光透过散射介质能力的影响。实验结果显示:在相同的实验条件下,涡旋光的透射能力比非涡旋光更强;拓扑荷数越大,聚焦光透射能力越强;数值孔径越大,聚焦光的透射能力越强。     

固体激光棒热透镜焦距的测量

固体激光棒中的热透镜效应对激光器的性能有很大的影响.在固体激光器的热稳腔的设计中也需要知道激光棒的热透镜焦距的数值,因此测量激光棒的热透镜焦距是必要的和有意义的.我们采用类似于文献[1]中的方法,测量了三种常用的固体激光棒在泵浦期间和泵浦后,各个时刻的热透镜焦距的数值.在单脉冲泵浦期间,红宝石、Nd:YAG和钕玻璃三种激光棒的热透镜焦距均为负值. 测量热透镜焦距的原理如图1所示.设He-Ne探测激光束的束腰半径为ω0,束腰和光阑离热透镜的距离分别为d1和d2。ωn和ωm分别为存在热透镜(例如负透镜)和无热透镜时探测激光束到达光…     

激光捕获技术及其发展

激光捕获技术是利用光辐射力来捕捉、移动和操纵微粒的先进技术。光镊即单光束梯度力光阱是通过在高度会聚的激光束束腰附近所产生的极高的场强梯度来形成皮牛顿量级的力,可以三维地捕获和操纵微小粒子。阐述了激光捕获技术的模型和原理以及系统的基本结构;追踪了激光捕获技术的最新研究进展;介绍了非高斯型光阱、光纤光阱和全息光镊等几种特殊形式,并分析了每种形式的特点。展望了激光捕获技术的发展前景。