| 中科微星 | 2021-05-21 17:49 |
基于空間光調(diào)制器的超快激光加工系統(tǒng)—在激光加工中的應(yīng)用1引言 激光加工技術(shù)已經(jīng)滲透到科學研究和工業(yè)生產(chǎn)的各個領(lǐng)域中，特別是超快激光加工由于其超短脈沖、極高峰值功率、冷加工等特性已大幅提升了加工質(zhì)量并拓寬了加工領(lǐng)域。當前超快激光加工已成為精密加工中最為重要的部分，被廣泛應(yīng)用到微孔加工、超表面結(jié)構(gòu)制造、微流體、量子點及電子制造等領(lǐng)域。 盡管擁有這些優(yōu)勢，但單焦點的超快激光加工技術(shù)存在著加工區(qū)域小、效率低的問題，也無法適用于材料的大面積加工、體加工、結(jié)構(gòu)一次成型加工、矢量光加工等應(yīng)用場景。 為了提高超快激光微加工過程中的加工效率，采用多光束并行加工的方法以提高超快激光微加工的效率已成為一個重要的研究方向。 目前，市場上存在的激光產(chǎn)生多光束的方法有：多激光器法，分束鏡法，衍射光學元件法等，并且得到了一定的應(yīng)用。但這些技術(shù)多為靜態(tài)分束，存在分束的數(shù)量有限，無法對單一光束進行獨立控制，缺乏控制的靈活性，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工成本高等不足。因此，難以實現(xiàn)靈活可控的高效、高精度多光束并行加工。 空間光調(diào)制器（SLM）的出現(xiàn)使得上述問題很大程度上得以解決，SLM可以對激光光束的振幅、相位或者偏振等光學參數(shù)進行調(diào)控，配合一定光路設(shè)計即可以在材料加工區(qū)域得到任意的光場強度分布。近年來，隨著高損傷閾值SLM的出現(xiàn)及超快激光器的發(fā)展，將SLM與超快激光結(jié)合來實現(xiàn)高效、高精度且靈活可控的并行加工技術(shù)已逐步成熟。 2基于SLM的并行加工基本原理 工作原理如圖1所示：激光束入射到SLM的光學表面后，光束各處的相位因SLM上的不同灰度而發(fā)生改變，隨后在自由空間發(fā)生衍射，再經(jīng)過其后的傅里葉透鏡，在透鏡的焦平面處便可實現(xiàn)期望的光學要求。 即：超快激光加工應(yīng)用=空間光調(diào)制器+光場調(diào)控。  圖1 原理圖 SLM還能夠?qū)Ψ质蠖喙馐裹c的間距、分布、數(shù)量和能量進行調(diào)控，從而實現(xiàn)微納結(jié)構(gòu)的可控、高效高精度加工。 3 中科微星并行加工系統(tǒng)介紹 針對當前超快激光微加工方面效率低、精度低及并行加工存在靈活性差、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等相關(guān)不足，西安中科微星光電科技有限公司基于空間光調(diào)制器（SLM）開發(fā)的超快激光并行加工系統(tǒng)可快速、高精度、靈活可控的實現(xiàn)多焦點陣列的并行加工、光束整形等多種激光精微加工方面的應(yīng)用，該新型加工系統(tǒng)有望促進超快激光應(yīng)用領(lǐng)域的高效高品質(zhì)加工應(yīng)用的出現(xiàn)。 本并行加工系統(tǒng)，如圖2所示，包括控制軟件與加工頭模塊兩個部分。  | |