信導(dǎo)論文(李旭)

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1、《信息技術(shù)導(dǎo)論》論文題目:淺談飛秒激光及其應(yīng)用專業(yè)班級：光電信息科學(xué)與工程1506班學(xué)號：U201513855姓名：李旭淺談飛秒激光及其應(yīng)用摘要：簡明介紹了及激光的發(fā)展史，介紹了飛秒激光的發(fā)現(xiàn)史，綜述了飛秒激光加工技術(shù)的實(shí)現(xiàn)條件和基本原理，飛秒激光作為材料微納加工的一項(xiàng)工具，己經(jīng)逐步走出實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)入了工業(yè)生產(chǎn)。和傳統(tǒng)長脈沖激光比較，飛秒激光的有著加工材料廣泛、精確度高、能耗低等等特點(diǎn)。綜述了國內(nèi)外關(guān)于飛秒激光的一些研究進(jìn)展及研究方向的探討和研究過程屮存在的--些顯性或隱性的問題。闡述了飛秒激光加工在光學(xué)、機(jī)械及生物等方面的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：飛秒激光，微納加工，應(yīng)用，進(jìn)展，問題激光的發(fā)展史1960

2、年，世界上出現(xiàn)了第一臺紅寶石激光器，它的問世標(biāo)志著激光技術(shù)的出現(xiàn)，標(biāo)志著人類能夠開始對激光進(jìn)行操作。激光產(chǎn)生Z初，它的脈沖寬度在毫秒級，峰值功率大概冇幾十千瓦，在當(dāng)時已經(jīng)算是很高的功率。不過，隨著時代的發(fā)展，這些功率已經(jīng)不能滿足人們的需求，于是人們不斷開發(fā)新的激光器得以滿足日益龐大的需求，例如：藍(lán)寶右激光器，染料激光器。下圖展示了激光器io'11-4s/uo=wnpos-nd10，21■19651970197519801985199019952000Year脈沖發(fā)現(xiàn)丿力程：由圖我們不難看出，隨著時間的流逝，激光器的脈沖越來越短，所產(chǎn)生的功率也越來越大。當(dāng)脈沖小到一定程度后，出現(xiàn)了飛秒激光。飛

3、秒激光的簡介當(dāng)激光的脈沖達(dá)到毫微微級，就出現(xiàn)了一個新的形式，飛秒激光。飛秒激光顧名思義，是脈沖達(dá)到飛秒級的激光。飛秒激光具有三個得天獨(dú)厚的特點(diǎn):超短,超強(qiáng)和高聚焦能力。它的功率極高，峰值功率達(dá)到拍瓦量級。如杲引導(dǎo)得當(dāng)，它能夠?qū)⒛芰咳?、快速、?zhǔn)確的集中到限定的作用區(qū)域，實(shí)現(xiàn)對材料的微納加工。我國在維納加工領(lǐng)域的--些方面做得比較好，如圖：從圖中，我們可以看到從06年到12年，我國在維納加工領(lǐng)域的產(chǎn)值逐年遞增,說明我國已經(jīng)能夠成功的把飛秒激光應(yīng)用在了某些領(lǐng)域。飛秒激光加工的機(jī)制激光對材料加工的效果表現(xiàn)在對材料結(jié)構(gòu)進(jìn)行的修復(fù)、調(diào)整和去除。激光能量向加工材料沉淀的過程中，如果空間、時間分布得當(dāng)，那

4、么材料的加工效果就會非常好，反之則會很差。所以在加工的過程屮，我們應(yīng)該調(diào)整好激光能量聚集的空間，在合適的時間進(jìn)行加工。在飛秒激光脈沖光和材料的作用過程屮，材料屮自由移動的電子通過吸收入射激光的多光了來獲取能量。獲得的能量只在幾納米厚的吸收層上，這些能量迅速積聚，使作用區(qū)域的溫度迅速升高，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過材料的升華溫度，于是物質(zhì)發(fā)生高度電離，從而轉(zhuǎn)移出去，于是就達(dá)到了人們對材料加工的口的。飛秒激光加工的特點(diǎn)加工材料廣泛飛秒激光通過多光子照射加工材料，使其發(fā)生電離來加工材料。對多光子吸收程度有影響的僅僅是材料中的原子特性，和材料中的自由電子濃度無光。因此,當(dāng)激光的脈沖、峰值均處于極佳狀態(tài)時，飛秒激光可以

5、實(shí)現(xiàn)對任何材料的調(diào)整、修復(fù)和去除，這與材料的特點(diǎn)和種類無關(guān)。加工過程中耗能低飛秒激光之所以叫做飛秒激光，就是因?yàn)樗拿}沖較短，即作用時間短，能量高度集屮。因此飛秒激光作用過程中，絕大多數(shù)能量被用在了加工材料上，而擴(kuò)散的能量非常Z少，于是飛秒激光加工的耗能就相對較低。因此，耗能低也是飛秒激光加工的一個特點(diǎn)。加工精確性高由于飛秒激光加工中的低耗能，擴(kuò)散的能量極少，因此擴(kuò)散的能量對非作用區(qū)域的彩響較小。而作用區(qū)域集中了大量的能量，加Z作用時間短，因此作用區(qū)域的加工效果非常明顯。非作用區(qū)域不會受到擴(kuò)散的能量的影響，因此非作用區(qū)域基本看不到加工效果，因此町以稱加工的精確性高。飛秒激光在微加工過程中的應(yīng)

6、用飛秒激光以其獨(dú)特的超短持續(xù)時間和超強(qiáng)峰值功率來作為材料微納加工領(lǐng)域里的一把尖刀。正是由于飛秒激光的這些特性，飛秒激光得到了越來越多的應(yīng)用。對一般金屬來說，由于金屬的高導(dǎo)熱性和高熔點(diǎn)，很難對金屬用傳統(tǒng)工藝進(jìn)行鉆孔和切割，這種情況下，用激光來切割則是一個非常好的方法。對于一些非金屈，采用了一般激光切割法，由于熱擴(kuò)散，在照射區(qū)的外側(cè)會形成熔融，很難進(jìn)行下一步的加工。而飛秒激光的出現(xiàn)則彌補(bǔ)了這一缺陷，它以其優(yōu)良的特性完美的避開了這一問題。光中蘊(yùn)含著極大的能量，激光也不例外，人們正試圖從激光中盡可能多的獲取能量。由丁其極強(qiáng)的穿透能力，激光可以用來打濟(jì)光學(xué)元件，在一些傳統(tǒng)工具所不能打磨的微小區(qū)域，可以

7、利用激光來做到這一點(diǎn)。飛秒激光的展望暨未來前景飛秒激光目前述處在起步階段，人類對其認(rèn)識不深：光學(xué)及其加工領(lǐng)域的相關(guān)部門應(yīng)該加大研究力度，在穩(wěn)定產(chǎn)能的基礎(chǔ)上，將其外形結(jié)構(gòu)進(jìn)一步規(guī)范化、體積進(jìn)一步小型化。只有這樣，才能把飛秒激光應(yīng)用在更多更廣泛的領(lǐng)域之屮。飛秒激光微加工目前處在實(shí)驗(yàn)室研究階段。因此將研究的成杲盡快的應(yīng)用到實(shí)踐生產(chǎn)中才是重中之重。只有當(dāng)科學(xué)研究能夠與社會生產(chǎn)緊密聯(lián)系起來，這樣的研究才是有意的研究，才