基于空间光调制器的飞秒激光深微孔加工方法

发布时间：2024-06-11 05:19

　　针对飞秒激光振镜加工系统中聚焦透镜焦深短等原因导致微孔加工深度不足的问题,提出了一种基于高损伤阈值空间光调制器加载菲涅尔透镜相位进行焦点轴向调控的加工方法 .通过加载不同焦距的菲涅尔透镜相位图,控制焦点以100μm为间隔进行焦点轴向位移,随着加工深度的增加控制焦点向下移动,并开展了相应的实验加工和测试.实验结果表明,采用该方法在保证高加工质量的前提条件下,在厚度为2 mm的不锈钢样件上实现了直径约为330μm的微孔加工.该方法开辟了二维振镜系统实现超深微孔加工的新探索,在激光加工领域有较好的应用前景.

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【部分图文】：

图1基于高损伤阈值空间光调制器微孔加工光路图

实验系统如图1所示，实验所采用的光源为掺Yb介质飞秒激光器（LightConversion，立陶宛），中心波长为1030nm，脉宽为200fs，最大功率为20W，最大单脉冲能量达到0.2mJ，重复频率采用200kHz.激光光束经扩束系统扩束准直后，变为准直高斯光束，....

图2焦点移动至不同位置处的焦斑半径

当SLM未加载任何相位图时，其经聚焦镜聚焦后焦深Δf为[21]在焦深范围内，光斑半径和能量分布基本保持一致，因此以小于焦深大小的某一尺寸作为步进间隔均可用于加工，通过对其焦深尺寸判断，Δz取值间隔小于200μm即可，为了方便操作本实验中将步进间隔设置为100μm.以±2mm为例....

图3菲涅尔透镜相位图（单位：m)

在焦深范围内，光斑半径和能量分布基本保持一致，因此以小于焦深大小的某一尺寸作为步进间隔均可用于加工，通过对其焦深尺寸判断，Δz取值间隔小于200μm即可，为了方便操作本实验中将步进间隔设置为100μm.以±2mm为例，通过计算得出不同Δz情况下，所需添加的菲涅尔透镜的焦距f如表....

图4焦点移动至不同位置的光强分布

图3菲涅尔透镜相位图（单位：m)1.3实验过程

本文编号：3992467