基于紫外纳秒激光脉冲的薄膜微结构加工技术研究
发布时间：2022-02-24 02:46
近年来,薄膜结构因其具有较小的特征尺寸和在光、电、磁、热和力学等方面表现出的独特性质而受到了广泛的关注,也在传感器、致动器、谐振器等众多关键基础零部件的设计中获得越来越多的应用。同时,不同场合的薄膜结构的应用也对薄膜微结构的加工技术提出了更高的需求。本文针对紫外纳秒脉冲激光在薄膜结构加工中的相关技术进行了研究。论文完成的主要工作有:（1）对激光与被加工材料之间的相互作用机理进行了分析,研究了材料对激光的反射与吸收的过程,使用双温模型分析了激光脉冲在材料内部的热传导过程,依据激光能量的高斯分布模型定量分析了激光脉冲能量与加工点直径的关系,研究了适用于薄膜结构的激光脉冲加工技术。（2）优化设计了紫外纳秒激光加工系统。其中,运动控制系统采用PMAC运动控制板卡为核心实现,PMAC通过数字扩展卡发送信号到电机驱动器,进而控制三维位移台的移动;优化了光路机械结构,包括激光的传导、准直和聚焦。同时,编写了基于MFC框架的上位机软件,并使用多线程进行了优化。（3）针对薄膜结构Z向加工精度要求高的特点,研究了适用于紫外纳秒激光焦斑的位置定位算法和自动聚焦算法。位置定位算法通过识别亮点区域,结合灰度重心...
【文章来源】：天津大学天津市211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 脉冲激光加工技术
1.2 薄膜结构加工技术研究进展
1.3 课题研究的意义和主要内容
第2章 薄膜结构紫外纳秒激光脉冲加工机理研究
2.1 激光与材料的相互作用
2.2 薄膜结构激光脉冲加工技术
2.3 本章小结
第3章 系统优化设计
3.1 紫外纳秒脉冲激光器
3.2 运动控制系统
3.3 光路机械系统
3.4 上位机软件设计
3.5 辅助加工设备
3.6 本章小结
第4章 位置定位算法与自动聚焦算法
4.1 位置定位算法
4.2 自动聚焦算法
4.3 局部自动聚焦算法
4.4 本章小结
第5章 薄膜结构加工实验
5.1 自动聚焦算法实验
5.2 激光器标定
5.3 影响加工效果的参数
5.4 铜膜加工实验
5.5 碲镉汞薄膜加工实验
5.6 激光光束的参数估计
5.7 本章小结
第6章 总结与展望
参考文献
发表论文和参加科研情况说明
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于高斯拟合的条纹管成像激光雷达目标重构[J]. 袁清钰,牛丽红,胡翠春,吴磊,杨鸿儒,俞兵. 光子学报. 2017(12)
[2]静态显微光谱成像系统的研制[J]. 齐敏珺,王新全,于翠荣,潘冬宁,夏玮玮. 光学精密工程. 2015(05)
[3]飞秒激光整形脉冲激发金膜的超快热弛豫特性[J]. 杨青,杜广庆,陈烽,吴艳敏,司金海,侯洵. 中国激光. 2014(05)
[4]霍夫变换算法在圆心视觉定位中的应用研究[J]. 焦圣喜,肖德军,阚一凡. 科学技术与工程. 2013(14)
[5]高灵敏度铂薄膜热敏电阻器精细刻蚀技术研究[J]. 姜国光,王震,张洪泉,王大兴. 传感器与微系统. 2013(03)
[6]基于MSComm控件串口通信的实现[J]. 章辉,叶建芳,叶建威. 电子测量技术. 2011(08)
[7]纳秒脉冲激光对316L不锈钢微抛光效果的影响[J]. 张峰烈,傅星,刘春阳. 纳米技术与精密工程. 2011(04)
[8]纳秒脉冲激光照射对多壁碳纳米管薄膜形貌的影响[J]. 孙凤鸣,步伟艳,王慧,薛涛,姚琲,傅星,崔屾. 纳米技术与精密工程. 2010(04)
[9]适合于纳秒激光微加工的压电陶瓷微位移平台[J]. 张蓉,傅星. 机械与电子. 2010(05)
[10]激光微加工系统及其控制单元的研究[J]. 邬泳,傅星,刘春阳,孙凤鸣,胡小唐. 电子技术应用. 2009(11)
博士论文
[1]纳米尺度薄膜的制备及其光学性质的椭偏研究[D]. 高尚.山东大学 2013
[2]基于AFM的一维纳米材料操纵及力学特性测试技术[D]. 吴森.天津大学 2012
[3]金属材料纳秒紫外脉冲激光微抛光理论与技术的研究[D]. 张峰烈.天津大学 2011
[4]纳秒脉冲激光诱导单晶硅材料荧光效应的研究[D]. 刘春阳.天津大学 2012
[5]多孔薄膜激光诱导损伤机制研究[D]. 黄才华.武汉理工大学 2010
[6]HgCdTe脉冲激光损伤机理及等离子体特性研究[D]. 陈传松.山东师范大学 2007
硕士论文
[1]1064nm固体激光薄膜损伤阈值的研究[D]. 张蕾.中国科学院研究生院(光电技术研究所) 2016
[2]基于光热偏转法的激光薄膜损伤识别研究[D]. 韩锦涛.西安工业大学 2015
[3]碲镉汞表面处理工艺研究[D]. 兰添翼.中国科学院研究生院(上海技术物理研究所) 2015
[4]紫外纳秒激光直写铜膜微结构的研究[D]. 徐东.天津大学 2014
[5]工业型扫描探针显微平台样品粗定位技术研究[D]. 万建峰.天津大学 2014
[6]紫外纳秒激光诱导前向转移技术与应用研究[D]. 刘明艳.天津大学 2013
[7]基于图像处理的自动聚焦理论研究[D]. 王家川.重庆大学 2012
[8]数字式多功能激光加工系统的研究[D]. 杨恒宗.天津大学 2006
本文编号：3641817
【文章来源】：天津大学天津市211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 脉冲激光加工技术
1.2 薄膜结构加工技术研究进展
1.3 课题研究的意义和主要内容
第2章 薄膜结构紫外纳秒激光脉冲加工机理研究
2.1 激光与材料的相互作用
2.2 薄膜结构激光脉冲加工技术
2.3 本章小结
第3章 系统优化设计
3.1 紫外纳秒脉冲激光器
3.2 运动控制系统
3.3 光路机械系统
3.4 上位机软件设计
3.5 辅助加工设备
3.6 本章小结
第4章 位置定位算法与自动聚焦算法
4.1 位置定位算法
4.2 自动聚焦算法
4.3 局部自动聚焦算法
4.4 本章小结
第5章 薄膜结构加工实验
5.1 自动聚焦算法实验
5.2 激光器标定
5.3 影响加工效果的参数
5.4 铜膜加工实验
5.5 碲镉汞薄膜加工实验
5.6 激光光束的参数估计
5.7 本章小结
第6章 总结与展望
参考文献
发表论文和参加科研情况说明
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于高斯拟合的条纹管成像激光雷达目标重构[J]. 袁清钰,牛丽红,胡翠春,吴磊,杨鸿儒,俞兵. 光子学报. 2017(12)
[2]静态显微光谱成像系统的研制[J]. 齐敏珺,王新全,于翠荣,潘冬宁,夏玮玮. 光学精密工程. 2015(05)
[3]飞秒激光整形脉冲激发金膜的超快热弛豫特性[J]. 杨青,杜广庆,陈烽,吴艳敏,司金海,侯洵. 中国激光. 2014(05)
[4]霍夫变换算法在圆心视觉定位中的应用研究[J]. 焦圣喜,肖德军,阚一凡. 科学技术与工程. 2013(14)
[5]高灵敏度铂薄膜热敏电阻器精细刻蚀技术研究[J]. 姜国光,王震,张洪泉,王大兴. 传感器与微系统. 2013(03)
[6]基于MSComm控件串口通信的实现[J]. 章辉,叶建芳,叶建威. 电子测量技术. 2011(08)
[7]纳秒脉冲激光对316L不锈钢微抛光效果的影响[J]. 张峰烈,傅星,刘春阳. 纳米技术与精密工程. 2011(04)
[8]纳秒脉冲激光照射对多壁碳纳米管薄膜形貌的影响[J]. 孙凤鸣,步伟艳,王慧,薛涛,姚琲,傅星,崔屾. 纳米技术与精密工程. 2010(04)
[9]适合于纳秒激光微加工的压电陶瓷微位移平台[J]. 张蓉,傅星. 机械与电子. 2010(05)
[10]激光微加工系统及其控制单元的研究[J]. 邬泳,傅星,刘春阳,孙凤鸣,胡小唐. 电子技术应用. 2009(11)
博士论文
[1]纳米尺度薄膜的制备及其光学性质的椭偏研究[D]. 高尚.山东大学 2013
[2]基于AFM的一维纳米材料操纵及力学特性测试技术[D]. 吴森.天津大学 2012
[3]金属材料纳秒紫外脉冲激光微抛光理论与技术的研究[D]. 张峰烈.天津大学 2011
[4]纳秒脉冲激光诱导单晶硅材料荧光效应的研究[D]. 刘春阳.天津大学 2012
[5]多孔薄膜激光诱导损伤机制研究[D]. 黄才华.武汉理工大学 2010
[6]HgCdTe脉冲激光损伤机理及等离子体特性研究[D]. 陈传松.山东师范大学 2007
硕士论文
[1]1064nm固体激光薄膜损伤阈值的研究[D]. 张蕾.中国科学院研究生院(光电技术研究所) 2016
[2]基于光热偏转法的激光薄膜损伤识别研究[D]. 韩锦涛.西安工业大学 2015
[3]碲镉汞表面处理工艺研究[D]. 兰添翼.中国科学院研究生院(上海技术物理研究所) 2015
[4]紫外纳秒激光直写铜膜微结构的研究[D]. 徐东.天津大学 2014
[5]工业型扫描探针显微平台样品粗定位技术研究[D]. 万建峰.天津大学 2014
[6]紫外纳秒激光诱导前向转移技术与应用研究[D]. 刘明艳.天津大学 2013
[7]基于图像处理的自动聚焦理论研究[D]. 王家川.重庆大学 2012
[8]数字式多功能激光加工系统的研究[D]. 杨恒宗.天津大学 2006
本文编号：3641817
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