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激光加工

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激光加工是对激光器光斑进行透镜聚焦后在焦点附近达到很高的功率密度,从而实现对材料的加工。 激光加工采用非接触方式,不存在加工工具磨损问题,加工速度快、物件不受应力、不易受污染,适用材料广泛,能实现各种加工方式,如打孔、切割、划片、焊接、热处理等,既适用于精密微细加工,又适于大型物件加工,即使在恶劣环境或人员难以接近的地方,也可采用机器人进行激光加工。超快激光加工的光斑直径在微米量级,作用时间短到纳秒、皮秒甚至飞秒,脉冲功率可达兆瓦至吉瓦量级,因此超短激光脉冲能显著降低热效应对加工区域的影响,可实现“冷”加工,大幅提高加工质量。超快脉冲激光束发散角小,具有能量密度高、方向性强、相干性高等特点,能在几乎任意材料上实现加工,例如,熔点高、硬度大和质脆的材料(如陶瓷、金刚石等)也可用激光加工。与精密机械、精密测量技术和电子计算机相结合,能实现对脉冲光束的精准控制,达到极高的加工精度和高度自动化,在复杂的三维微纳加工领域具有独特的优势,也能实现类似眼科手术的高精度高安全性加工。
 
目前传统的激光加工技术均为逐点扫描的加工方式,加工效率还需要进一步提高,以满足实际生产的高效率需求。近年来,空间光调制器被用于实现灵活可控的光场分布,脉冲激光可以被精确的调制成多焦点图案阵列,结合超快激光加工技术,发挥二者的优势,实现“并行”加工,大大的提高加工效率和灵活性。举一个例子,利用空间光调制器产生一个多焦点阵列(例如50x60),即从原来一个激光束对应的1个光点变成3000个光点,加工效率提高3000倍,每个光点的位置和小大可以精确控制,实现不同线宽不同焦深的精细加工??占涔獾髦破饕部墒迪指丛油及附峁沟囊淮涡约庸?,例如,将超快激光束转换成贝塞尔光束,实现微环形结构的单次成型加工??占涔獾髦破骺墒迪秩我獾亩獬》植?,用于各种点阵、线型、面型为基本加工单元的高效加工。此外,空间光调制器可以直接生成三维光场调制,实现一次成型的三维加工。 

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