本文關(guān)鍵詞：基于相位全息圖的飛秒激光并行加工方法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：飛秒微加工是激光加工領(lǐng)域中的前沿技術(shù),具有加工精度高,熱影響小和加工材料廣泛等優(yōu)點(diǎn),而且能實(shí)現(xiàn)三維的微細(xì)加工,在制作光波導(dǎo)、分束器和耦合器等領(lǐng)域都具有重要應(yīng)用,但是飛秒激光微加工最大的缺點(diǎn)是加工效率低下,能量利用率低,傳統(tǒng)的微加工只需要微焦級(jí)別的單脈沖能量,激光器輸出的能量一般都是毫焦級(jí)別的,能量利用率不足0.1%。本文利用空間光調(diào)制器(Spatial Light Modulator,SLM)的并行加工方法,通過SLM產(chǎn)生多光束,把一個(gè)高能量光束分解為微焦級(jí)別的多光束,利用飛秒激光在PMMA材料內(nèi)部進(jìn)行直寫光柵的研究,獲得了光柵常數(shù)為10um的光柵,采用并行加工的方法,極大地提高了加工效率。本文主要研究?jī)?nèi)容如下:首先,詳細(xì)介紹了空間光調(diào)制器的相位調(diào)制原理和基于衍射光柵的模擬原理。在介紹與討論衍射光柵與衍射角關(guān)系的基礎(chǔ)上,分析了利用多個(gè)衍射光柵疊加調(diào)制產(chǎn)生多光束的原理,開展了利用空間光調(diào)制器實(shí)現(xiàn)對(duì)多光束控制的研究。并詳細(xì)介紹了目前幾種常見的產(chǎn)生多光束的算法,包括達(dá)曼光柵和GS、GL算法,分析了其各自的優(yōu)缺點(diǎn)。并利用GS算法對(duì)目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化,通過空間光調(diào)制器軟件計(jì)算得到計(jì)算機(jī)全息圖(computer generated hologram,CGH),CGH加載到空間光調(diào)制器上實(shí)現(xiàn)了飛秒多光束的并行加工。其次,設(shè)計(jì)并搭建了一套飛秒并行加工系統(tǒng),詳細(xì)介紹了飛秒并行加工組成部分,包括飛秒激光器,空間光調(diào)制器,4F光學(xué)系統(tǒng),CCD相機(jī),三維移動(dòng)平臺(tái)及控制軟件,并對(duì)實(shí)驗(yàn)的光路及原理進(jìn)行了簡(jiǎn)單分析。再次,簡(jiǎn)單介紹了飛秒激光透明材料內(nèi)部直寫光柵的研究意義,闡述了飛秒激光在透明材料損傷的定義,并詳細(xì)介紹了燒蝕透明材料的機(jī)理,其中著重介紹了雪崩電離和多光子吸收理論。開展了利用飛秒激光在透明材料內(nèi)部聚焦進(jìn)行直寫光柵的研究。針對(duì)實(shí)驗(yàn)材料PMMA,找出了其特定的光折變閾值,利用飛秒激光在透明材料PMMA內(nèi)部聚焦,實(shí)現(xiàn)了光柵常數(shù)為10um的光柵的制備,利用多光束在PMMA樣品內(nèi)進(jìn)行了多光束并行加工的實(shí)驗(yàn)。最后,對(duì)論文進(jìn)行總結(jié)和展望,并對(duì)接下來進(jìn)一步研究提出了幾點(diǎn)建議與展望。
【關(guān)鍵詞】：飛秒激光 相位全息圖 多光束 PMMA 直寫光柵
【學(xué)位授予單位】：湖北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN249
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-17
• 1.1 課題的來源、目的及研究意義9-10
• 1.1.1 課題來源9
• 1.1.2 課題研究目的及意義9-10
• 1.2 飛秒激光加工技術(shù)及應(yīng)用現(xiàn)狀10-11
• 1.3 飛秒激光并行加工技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀11-14
• 1.3.1 多激光器法12
• 1.3.2 多光束干涉12-13
• 1.3.3 微透鏡陣列13-14
• 1.4 液晶空間光調(diào)制器的發(fā)展現(xiàn)狀14
• 1.5 液晶空間光調(diào)制器的應(yīng)用介紹14-15
• 1.6 本文的主要研究?jī)?nèi)容15-17
• 第2章 空間光調(diào)制器相位全息圖對(duì)多光束控制研究17-28
• 2.1 空間光調(diào)制器的工作原理17-20
• 2.1.1 液晶空間光調(diào)制器的相位調(diào)制原理17-19
• 2.1.2 液晶空間光調(diào)制器衍射光柵的模擬19-20
• 2.2 液晶空間光調(diào)制器相位全息圖實(shí)現(xiàn)多光束原理20-21
• 2.3 相位全息圖對(duì)多光束控制的幾種算法21-26
• 2.3.1 達(dá)曼光柵21-23
• 2.3.2 GL算法23-24
• 2.3.3 GS算法24-26
• 2.4 本章小結(jié)26-28
• 第3章 飛秒激光并行加工系統(tǒng)28-36
• 3.1 并行加工系統(tǒng)原理及框圖28-29
• 3.2 飛秒激光器29
• 3.3 液晶空間光調(diào)制器29-32
• 3.4 4F光學(xué)系統(tǒng)32-33
• 3.5 CCD相機(jī)33
• 3.6 三維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)33-34
• 3.7 實(shí)驗(yàn)光路介紹34-35
• 3.8 本章小結(jié)35-36
• 第4章 飛秒激光PMMA材料內(nèi)部直寫光柵的研究36-42
• 4.1 飛秒激光在透明介質(zhì)中的損傷定義36
• 4.2 飛秒激光燒蝕PMMA材料的機(jī)理36-37
• 4.3 雪崩電離機(jī)理和多光子電離機(jī)理37-38
• 4.3.1 雪崩電離機(jī)理37
• 4.3.2 多光子電離機(jī)理37-38
• 4.4 飛秒激光在PMMA材料內(nèi)部直寫光柵的研究38-41
• 4.4.1 飛秒激光PMMA材料光折變能量的摸索38-40
• 4.4.2 飛秒激光單光束PMMA材料直寫光柵的研究40-41
• 4.5 本章小結(jié)41-42
• 第5章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析42-47
• 5.1 三維運(yùn)動(dòng)臺(tái)控制程序42-43
• 5.2 基于LABVIEW產(chǎn)生疊加相位全息圖43-44
• 5.3 加工實(shí)驗(yàn)過程及結(jié)果44-47
• 5.3.1 圖案加工結(jié)果44-46
• 5.3.2 飛秒激光多光束PMMA材料直寫光柵46-47
• 第6章 總結(jié)與展望47-49
• 6.1 全文工作總結(jié)47
• 6.2 對(duì)今后工作的展望47-49
• 參考文獻(xiàn)49-50
• 致謝50-51
• 附錄1攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文及榮譽(yù)51-52

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3 徐楠;吳成印;吳志峰;梁青青;楊宏;龔旗煌;;分子的飛秒激光取向操縱[A];2006年全國(guó)強(qiáng)場(chǎng)激光物理會(huì)議論文集[C];2006年

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本文編號(hào)：385235