【摘要】：目前,飛秒激光微納加工技術(shù)因其脈沖極短,瞬時(shí)功率極高,與材料作用區(qū)域熱效應(yīng)小的特點(diǎn)在工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究中得到廣泛應(yīng)用。但是由于飛秒激光微納加工過程中常用的線偏振光場(chǎng)受到光學(xué)衍射極限的限制,在許多應(yīng)用領(lǐng)域制約了飛秒激光微納加工的精度和加工效率。因此,為了研究實(shí)現(xiàn)飛秒激光超分辨、高效率、高可靠性的加工,本文在飛秒激光微納加工技術(shù)的理論基礎(chǔ)上結(jié)合矢量光場(chǎng),利用空間光調(diào)制技術(shù)開展了對(duì)飛秒激光矢量光場(chǎng)微納加工技術(shù)的理論與實(shí)驗(yàn)研究。首先具體分析并討論了飛秒激光微納加工的特性、機(jī)理、應(yīng)用,概述了矢量光場(chǎng)產(chǎn)生的方法以及利用徑向偏振轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生徑向偏振矢量光場(chǎng)的原理,進(jìn)一步討論了空間光調(diào)制器實(shí)現(xiàn)光場(chǎng)調(diào)控的原理并結(jié)合空間光調(diào)制器設(shè)計(jì)了一種正弦型三元混合濾波器,對(duì)矢量光場(chǎng)的特性進(jìn)行了優(yōu)化,產(chǎn)生了超分辨的光針陣列;最后,搭建了飛秒激光矢量光場(chǎng)微納加工系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái),在此基礎(chǔ)上利用超分辨的縱向偏振光針以及光針陣列對(duì)氧化石墨烯薄膜和石英玻璃進(jìn)行了微孔加工,分析了飛秒矢量光場(chǎng)微納加工的性能,主要研究工作如下:(1)提出了一種飛秒激光結(jié)合矢量光場(chǎng)的飛秒激光矢量光場(chǎng)微納加工技術(shù),理論分析了飛秒激光加工的特性、機(jī)理、應(yīng)用,概述了矢量光場(chǎng)產(chǎn)生的方法以及利用徑向偏振產(chǎn)生縱向偏振光針的原理,對(duì)比分析了線偏振光和矢量光場(chǎng)的緊聚焦特性;(2)基于徑向偏振轉(zhuǎn)換器搭建了產(chǎn)生徑向偏振矢量光場(chǎng)的光路,研究了空間光調(diào)制器實(shí)現(xiàn)光場(chǎng)調(diào)控的原理并結(jié)合空間光調(diào)制器設(shè)計(jì)了正弦型三元混合濾波器,利用粒子群優(yōu)化算法對(duì)濾波器進(jìn)行優(yōu)化,產(chǎn)生了超分辨的光針陣列。在此基礎(chǔ)上搭建了產(chǎn)生縱向偏振矢量光場(chǎng)的實(shí)驗(yàn)光路系統(tǒng),對(duì)系統(tǒng)中的主要器件做了深入分析,在驅(qū)動(dòng)軟件平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了對(duì)矢量光場(chǎng)的調(diào)控;(3)在矢量光場(chǎng)實(shí)驗(yàn)光路搭建完備的前提下,設(shè)計(jì)并搭建了飛秒激光微納加工系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái),完善了飛秒激光矢量光場(chǎng)微納加工系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)光路,并利用獲得的超分辨縱向偏振光針以及光針陣列對(duì)氧化石墨烯薄膜進(jìn)行了微孔加工的實(shí)驗(yàn),詳細(xì)分析了飛秒激光矢量光場(chǎng)微納加工的空間分辨率,加工效率以及影響因素。
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TG665

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1 陳星;游利兵;尹廣s，

本文編號(hào)：2596533