本文關鍵詞：基于電子動態(tài)調控的飛秒激光誘導金屬表面周期性結構研究

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【摘要】：本文主要對基于電子動態(tài)調控的飛秒激光誘導金屬表面周期性結構進行研究。飛秒激光作為一種飛秒量級的脈沖激光，與長脈沖激光或者連續(xù)激光等加工方法相比，具有小熱影響區(qū)、高峰值功率、高加工精度等優(yōu)勢，是一種先進的微/納制造技術。由于飛秒激光加工技術具有上述獨特優(yōu)勢，已有眾多國內外科研人員在飛秒激光微/納加工領域進行了大量的工作，但在一些方面仍存在不足。例如，飛秒激光對材料表面進行改性時，在一定條件下會產生表面周期性波紋結構。對這種周期性波紋結構的形成機理目前在學術界還處于探討階段，其形貌的定向調控研究也還不夠系統(tǒng)。本課題正是基于上述背景提出。論文系統(tǒng)地討論了飛秒激光與金屬材料相互作用的機理，基于電子動態(tài)調控理論，通過調節(jié)激光加工參數（脈沖能量、掃描速度、偏振方向、延遲時間），最終達到對金屬材料表面周期性結構進行高效率、高精度可控加工的目的。 本人主要研究工作可概括為以下四個方面： 1.簡述課題的研究背景，對相關內容的國內外研究現狀進行了綜述。 2.研究了飛秒激光與金屬材料相互作用的機理，總結并歸納出飛秒激光加工金屬表面周期性結構的理論依據。 3.飛秒激光單脈沖加工金屬材料實驗。1）、研究單脈沖下脈沖能量、掃描速度（脈沖個數）對不同材料（鋁、鎳、硅）表面形貌的影響。2）、研究偏振方向對不同材料（鋁、鎳、硅）材料表面形貌的影響。 4.飛秒激光脈沖序列加工金屬材料實驗。1）、研究雙脈沖下脈沖延遲時間對金屬鎳表面周期性結構形貌的影響。2）、與偏振方向相結合，研究二者共同作用的結果。 由實驗結果可以得到以下幾點結論： 1、在飛秒激光單脈沖條件下，通過設計飛秒激光的脈沖能量、脈沖個數，可以在金屬鋁表面加工與偏振方向平行的裂紋結構。在金屬鋁表面進行掃線加工時，由于上述裂紋結構的擦除作用，，偏振方向會對掃線表面形貌的質量產生重要影響。 2、在飛秒激光單脈沖條件下，通過設計飛秒激光的脈沖能量、掃描速度和偏振方向，可以控制金屬鎳表面高頻周期性波紋結構的產生。 3、在飛秒激光脈沖序列條件下，通過設計延遲時間和偏振方向，可以對金屬鎳表面結構的周期和線寬等形貌進行精確控制。
【關鍵詞】：飛秒激光 金屬 電子動態(tài)調控 激光誘導表面周期性結構
【學位授予單位】：北京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG174.4;TN249
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-9
• 目錄9-12
• 第1章 緒論12-27
• 1.1 課題背景12-23
• 1.1.1 飛秒激光加工技術13-23
• 1.1.2 與本課題的聯系23
• 1.2 國內外研究現狀及發(fā)展趨勢23-25
• 1.2.1 飛秒激光與金屬材料相互作用理論研究23-24
• 1.2.2 飛秒激光加工材料實驗研究24-25
• 1.3 本課題的研究內容25-27
• 1.3.1 研究內容25
• 1.3.2 論文簡介25-27
• 第2章 飛秒激光加工材料的理論基礎27-38
• 2.1 飛秒激光與物質相互作用的多尺度建模27-28
• 2.2 飛秒激光與材料相互作用機理28-33
• 2.2.1 飛秒激光與金屬材料相互作用機理28-31
• 2.2.2 飛秒激光與電介質材料相互作用機理31-33
• 2.3 脈沖序列對材料的加工機理33-34
• 2.4 飛秒激光加工金屬表面周期性結構理論研究34-36
• 2.4.1 表面周期性結構的理論背景35
• 2.4.2 主要理論模型35-36
• 2.5 本章小結36-38
• 第3章 飛秒激光加工實驗系統(tǒng)簡介38-45
• 3.1 飛秒激光加工實驗系統(tǒng)38-39
• 3.2 飛秒/皮秒激光一體機39
• 3.3 光學參量放大器39-40
• 3.4 六自由度精密移動平臺40-42
• 3.5 CCD 以及其他元件42
• 3.6 掃描電子顯微鏡（SEM）42-43
• 3.7 原子力顯微鏡（AFM）43-44
• 3.8 本章小結44-45
• 第4章 單脈沖飛秒激光加工金屬材料研究45-62
• 4.1 引言45
• 4.2 單脈沖飛秒激光脈沖能量和掃描速度對加工材料表面形貌的影響45-54
• 4.2.1 脈沖能量和掃描速度對金屬鋁（Al）表面形貌的調控作用45-49
• 4.2.2 脈沖能量和掃描速度對金屬鎳（Ni）表面形貌的調控作用49-52
• 4.2.3 脈沖能量和掃描速度對半導體硅（Si）表面形貌的調控作用52-54
• 4.2.4 脈沖能量和掃描速度對材料的調控作用總結54
• 4.3 單脈沖飛秒激光偏振方向對加工材料表面形貌的影響54-60
• 4.3.1 偏振方向對金屬鋁（Al）表面形貌的調控作用54-56
• 4.3.2 偏振方向對金屬鎳（Ni）表面形貌的調控作用56-59
• 4.3.3 偏振方向對半導體硅（Si）表面形貌的調控作用59-60
• 4.4 本章小結60-62
• 第5章 時域整形的飛秒激光脈沖序列加工金屬材料研究62-70
• 5.1 引言62
• 5.2 實驗設備介紹62-63
• 5.3 飛秒激光脈沖序列誘導金屬鎳表面周期性結構研究63-68
• 5.3.1 脈沖延遲時間對金屬鎳（Ni）表面形貌的調控作用63-66
• 5.3.2 脈沖延遲時間和偏振方向對金屬鎳（Ni）表面形貌的共同調控作用66-68
• 5.4 本章小結68-70
• 結論70-72
• 參考文獻72-79
• 攻讀學位期間發(fā)表論文與研究成果清單79-80
• 致謝80

【參考文獻】

中國期刊全文數據庫 前2條

1 聶萌星;袁滿紅;;飛秒激光在眼外科中的應用新進展[J];國際眼科雜志;2009年11期

2 韓飛;閆寒;周海波;王瓊娥;;超短激光脈沖序列燒蝕鎳薄膜的研究[J];激光技術;2013年04期

本文編號：1042885