飞秒激光烧蚀LiNbO_3晶体的形貌特征与机理研究
飞秒激光对氟化镁烧蚀机理研究
飞秒激光对氟化镁烧蚀机理研究 3 李成斌 贾天卿 孙海轶 李晓溪 徐世珍 冯东海 王晓峰 葛晓春 徐至展 (中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室,上海 201800) (2005年4月8日收到;2005年6月16日收到修改稿) 用扫描电镜(SEM )研究了氟化镁在800nm 超短脉冲激光作用下的单枪表面烧蚀形貌.根据烧蚀斑面积与激光脉冲能量间的对数关系,测得烧蚀阈值与激光脉宽的关系曲线(55—750fs ).计算了导带电子的双光子吸收,改进了多速率方程模型,很好地解释了实验结果. 关键词:飞秒激光,氟化镁,烧蚀机理,双光子吸收 PACC :4262A,6180,7750 3国家重点基础研究发展规划项目(批准号:G1999075200 )资助的课题.11引言 超短脉冲激光对材料的微加工和烧蚀机理是人们研究的热点 [1—9] .氟化镁是一种很好的紫外光窗 口和光纤材料,有广泛的应用前景,但是目前尚未见到飞秒激光脉冲作用下氟化镁烧蚀的研究报道.2004年Rethfeld 提出了一种计算材料破坏阈值的多 速率方程模型 [10] .该模型考虑特殊高能电子的作 用,研究了在强激光照射下导带电子的碰撞级联过程,解释了一些实验现象.但是它只是考虑导带电子的单光子吸收.近年来研究表明,导带电子的双光子吸收在飞秒激光与材料相互作用过程中起重要作用 [11,12] . 本文采用800nm 超短脉冲激光和扫描电镜 (SEM ),研究了氟化镁单枪表面烧蚀形貌.利用烧蚀斑面积与激光脉冲能量间的对数关系,测量了氟化镁烧蚀阈值与激光脉宽(55—750fs )的关系曲线.理论上考虑到被激发电子在超短时间范围内的非稳态能量分布,计算了导带电子的双光子吸收,发展了多方程速率模型,研究了飞秒激光脉冲对氟化镁的烧蚀机理. 21实验装置与结果 实验采用钛2蓝宝石激光器,其标准输出是脉冲 宽为50fs,波长800nm,最大输出能量600μ J.我们采用半波片和起偏镜连续调节输出脉冲的能量,通过调节压缩光栅改变脉冲宽度.脉冲通过透镜垂直 聚焦在样品前表面,束腰半径约为25μm,氟化镁样品厚约1mm,双面抛光.样品被固定在三维移动靶架上,每一个点打一枪. 图1为样品在飞秒激光脉冲作用下,用扫描电镜观察到的材料烧蚀形貌.烧蚀坑边缘非常清晰,看不到明显的热力学熔化作用的痕迹.这与材料在长脉冲激光作用下的烧蚀形貌完全不同.材料在激光照射下,电子通过发射声子冷却,与晶格达到热平衡的时间在ps 量级.热扩散、材料熔化的时间为几十皮秒.因此,在长脉冲激光作用下,电子气中沉积的激光能量在激光脉冲照射材料的时间间隔内就传给离子,并导致材料的加热、熔化乃至烧蚀.热力学效应在激光与材料的相互作用中起重要作用.然而,当脉宽降低到飞秒量级,这个尺度小于电子2声子相互作用时间,电子气中沉积的激光能量来不及传给离子,导致材料的“冷烧蚀”. 材料的烧蚀阈值是指在材料的表面形成永久性可探测损伤的最小激光能量.目前实验测量材料烧蚀阈值有很多种方法[1,2,4,6,13,14] ,我们测量了烧蚀斑 的面积,发现其与激光能量的对数成线性依赖关 系 [15] .结果如图2所示,由直线的横轴截距能够计 算烧蚀阈值F th ,斜率可以确定束腰半径L 的大小. 用这种方法,我们测定了800nm 激光照射下, 第55卷第1期2006年1月100023290Π2006Π55(01)Π0217204 物 理 学 报 ACTAPHYSICASINICA Vol.55,No.1,January,2006 ν2006Chin.Phys.Soc.
激光晶体项目可行性研究报告
激光晶体项目 可行性研究报告 xxx科技公司
激光晶体项目可行性研究报告目录 第一章项目总论 第二章投资背景及必要性分析第三章项目市场前景分析 第四章产品及建设方案 第五章项目选址科学性分析 第六章项目工程设计研究 第七章工艺说明 第八章项目环境保护分析 第九章项目职业安全管理规划第十章风险应对说明 第十一章节能方案分析 第十二章项目实施安排方案 第十三章投资计划 第十四章项目经济收益分析 第十五章招标方案 第十六章项目总结
第一章项目总论 一、项目承办单位基本情况 （一）公司名称 xxx科技公司 （二）公司简介 公司始终坚持“服务为先、品质为本、创新为魄、共赢为道”的经营 理念，遵循“以客户需求为中心，坚持高端精品战略，提高最高的服务价值”的服务理念，奉行“唯才是用，唯德重用”的人才理念，致力于为客 户量身定制出完美解决方案，满足高端市场高品质的需求。 公司及时跟踪客户需求，与国内供应商进行了深入、广泛、紧密的合作，为客户提供全方位的信息化解决方案。和新科技在全球信息化的浪潮 中持续发展，致力成为业界领先且具鲜明特色的信息化解决方案专业提供商。 未来公司将加强人力资源建设，根据公司未来发展战略和发展规模， 建立合理的人力资源发展机制，制定人力资源总体发展规划，优化现有人 力资源整体布局，明确人力资源引进、开发、使用、培养、考核、激励等 制度和流程，实现人力资源的合理配置，全面提升公司核心竞争力。鉴于 未来三年公司业务规模将会持续扩大，公司已制定了未来三年期的人才发 展规划，明确各岗位的职责权限和任职要求，并通过内部培养、外部招聘、
竞争上岗的多种方式储备了管理、生产、销售等各种领域优秀人才。同时，公司将不断完善绩效管理体系，设置科学的业绩考核指标，对各级员工进 行合理的考核与评价。 （三）公司经济效益分析 上一年度，xxx（集团）有限公司实现营业收入12046.48万元，同比 增长31.98%（2919.13万元）。其中，主营业业务激光晶体生产及销售收 入为10308.37万元，占营业总收入的85.57%。 根据初步统计测算，公司实现利润总额3315.28万元，较去年同期相 比增长759.91万元，增长率29.74%；实现净利润2486.46万元，较去年同期相比增长320.24万元，增长率14.78%。 上年度主要经济指标
浅谈激光烧蚀技术的应用及研究进展
龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/905785819.html, 浅谈激光烧蚀技术的应用及研究进展 作者：宫琳琳李爽 来源：《科技资讯》2014年第04期 摘要：随着激光技术的发展，当今社会激光烧蚀技术越来越受到了人们的关注。本文主 要介绍了几种激光烧蚀技术的不同应用，以及对激光烧蚀技术的进展做了简单的研究。 关键词：烧蚀等离子体聚合物 中图分类号：O657.3 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）02（a）-0019-01 激光烧蚀技术是通过飞秒-纳秒量级的脉冲激光来将材料表面烧蚀，已经被广泛应用于微加工、外科手术、X射线激光、生物分子质谱以及一些艺术品修复/清洁等领域；对激光烧蚀 产生的等离子体的光学/光谱诊断是研究等离子体动力学的主要方法之一。 1 激光烧蚀技术的应用 1.1 激光烧蚀光谱（LAS、LIBS）技术的应用 近年来光谱领域发展迅速，其中激光烧蚀光谱技术是其中一种比较崭新的分析手段。该技术主要是通过聚焦强激光束激发样品靶面，产生高温等离子体，通过测定等离子体冷却过程中发射光谱的波长与强度来进行定量分析、元素定性。激光烧蚀光谱技术虽然对于痕量元素的分析能力不足，但是该技术并不需要对样品进行繁琐的化学处理，具有破坏性小，具有快速、实时、可远程监测等特点，被广泛应用于地质、冶金、核工业、材料、燃料能源、生物医药等领域；电感耦合等离子体质谱（ICP2MS） 分析技术是一种公认的高灵敏度、强有力的、多元素及同位素分析技术。 1.2 激光烧蚀技术在微纳米材料制备中的应用 激光与靶材相互作用后，周围的物理空间便可粗略的分为高温高压等离子体聚集区、液相区和固相区三个区域，如图1所示。等离子体聚集区是由离子、电子以及未电离的中性粒子集合组成，整体呈现电中性，该区域对激光能量的传输障碍比较小。液相区是靠近等离子聚集区的熔融层，材料处于液态或固-液共存态。靠近液相区的是固相区，该区域虽然也吸收了激光能量，能使温度升高，但是能量强度不足以使该层进行熔化。基于激光烧蚀技术制备的各类材料的生长过程，如一维纳米线和零维纳米颗粒、二维薄膜等，几乎都是通过应用高温高压等离子体的成核、生长所完成。因此，激光烧蚀产生的高温高压等离子体在激光烧蚀技术制备微纳米材料中起着重要的作用。
晶体生长的机理
第五章 一、什么是成核相变、基本条件 成核相变：在亚稳相中形成小体积新相的相变过程。 条件：1、热力学条件：ΔG=G S-G L<0；ΔT>0。2、结构条件：能量起伏、结构起伏、浓度起伏、扩散→短程规则排列（大小不等，存在时间短，时聚时散，与固相有相似结构，之间有共享原子）→晶坯→晶胞。 相变驱动力：f=-Δg/ΩS；Δg每个原子由流体相转变成晶体相所引起的自由能降低；ΩS单个原子的体积。 气相生长体系：(T0 P0)→(T0 P1)，Δg=-kT0σ，σ=α-1= P1/ P0；溶液生长体系：(C0 T0 P0)→(C1 T0 P0)，Δg=-kT0σ，σ=α-1= C1/ C0；熔体生长体系：Δg=-l mΔT/T m，l m单个原子的相变潜热。 二、均匀成核、非均匀成核 不含结晶物质时的成核为一次成核，包括均匀成核（自发产生，不是靠外来的质点或基底诱发）和非均匀成核。 三、均匀成核的临界晶核半径与临界晶核型成功 临界晶核：成核过程中，能稳定存在并继续长大的最小尺寸晶核。 ΔG=ΔG V+ΔG S，球形核ΔG=-4πr3Δg/ΩS+4πr2γSL→r C=2γSLΩS/Δg，r
中国激光晶体材料细分市场研究报告
中国激光晶体材料细分市场研究报告 第一章：研究背景 激光晶体是重要的光电信息功能材料之一，是光电子技术特别是激光技术的重要物质基础，其发展程度与激光技术的发展密切相关。激光晶体技术的发展和应用是衡量一个国家高科技发展水平的重要标志之一。随着光电子技术的发展和应用的日益广泛，对激光晶体材料也提出更高、更新的要求。晶体材料可以用来进行激光频率转换，扩展激光的波长；用来调制激光的强度、相位；实现激光信号的全息存储、消除波前畴变的自泵浦相位共轭等等。所以，非线性光学晶体是高新技术和现代军事技术中不可缺少的关键材料，各发达国家都将其放在优先发展的位置，并作为一项重要战略措施列入各自的高技术发展计划中，给予高度重视和支持。 就激光晶体、器件及应用整个领域的科技水平来看，发达国家如美国、英国等居于世界前列，从最初的原理提出、新材料的探索、器件的开发，他们都作出了重要的贡献。在激光晶体材料的生产上，日本、中国、和前苏联的一些国家如俄罗斯、乌克兰、立陶宛等，占有重要的地位，而美国和欧洲一些国家则主要侧重于非线性晶体器件及设备的制造。 激光晶体器件是三基色激光产品的核心部件，具有较高的劳动附加值。我国在该方面的研究开发处于国际领先地位，同时拥有自主知识产权。它是我国涉足该产品领域不可多得的良机。 在金融危机过去差不多过去俩年了，但其影响仍未远去。世界各国纷纷在寻找彻底解决此问题的对策。做为一个新的产业—激光晶体材料细分市场在复杂的情况下，也造成了很多不利的影响。具体背景如下： 1：在货币宽松下的经济政策大前提下，中国激光晶体材料需求有所下降。 2：大量新的投产项目下，已有企业面临着新的竞争。 3：人民币不断升值，中国激光晶体材料生产企业出口面临着巨大困境。 4：原材料大幅涨价，给生产企业采购带来影响。 我们将在以下的篇幅中对上述情况作详细的讲解和分析并寻找出适合企业发展的解决方法。
单晶培养.单晶生长原理及其常规方法
单晶的培养 物质的结构决定物质的物理化学性质和性能，同时物理化学性质和性能是物质结构的反映。只有充分了解物质结构，才能深入认识和理解物质的性能，才能更好地改进化合物和材料的性质与功能，设计出性能良好的新化合物和新材料。单晶结构分析可以提供一个化合物在固态中所有原子的精确空间位置、原子的连接形式、分子构象、准确的键长和键角等数据，从而为化学、材料科学和生命科学等研究提供广泛而重要的信息。X射线晶体结构分析的过程，从单晶培养开始，到晶体的挑选与安置，继而使用衍射仪测量衍射数据，再利用各种结构分析与数据拟合方法，进行晶体结构解析与结构精修，最后得到各种晶体结构的几何数据与结构图形等结果。要获得比较理想的衍射数据，首先必须获得质量好的单晶。衍射实验所需要单晶的培养，需要采用合适的方法，以获得质量好、尺寸合适的晶体。晶体的生长和质量主要依赖于晶核形成和生长的速率。如果晶核形成速率大于生长速率，就会形成大量的微晶，并容易出现晶体团聚。相反，太快的生长速率会引起晶体出现缺陷。以下是几种常用的有效的方法和一些实用的建议。 1.溶液中晶体的生长 从溶液中将化合物结晶出来，是单晶体生长的最常用的形式。它是通过冷却或蒸发化合物的饱和溶液，让化合物从溶液中结晶出来。这时最好采取各种必要的措施，使其缓慢冷却或蒸发，以期获得比较完美的晶体。因为晶体的生长和质量主要依赖于晶核形成和生长的速率。如果晶核形成速率大于生长速率，就会形成大量的微晶，并容易出现晶体团聚。相反，太快的生长速率会引起晶体出现缺陷。在实验中，通常注意以下几个方面: ①为了减少晶核成长位置的数目，最好使用干净、光滑的玻璃杯等容器。 ②应在非震动环境中，较高温度下进行结晶，因为较高温度条件下结晶可以减少化合物与不必要溶剂共结晶的几率，同时，必须注意，尽量不要让溶剂完全挥发。因为溶剂完全挥发后，容易导致晶体相互团聚或者沾染杂质，不利于获得纯相、质量优良的晶体。 ③可以尝试不同的溶剂，但应尽量避免使用氯仿和四氯化碳等含有重原子并且通常会在晶体中形成无序结构的溶剂。 2.界面扩散法 如果化合物有两种反应物反应生成，而两种反应物可以分别溶于不同(尤其是不太互溶的)溶剂中，可以用溶液界面扩散法(liuuiddi恤sion)。将A溶液小心的加到B溶液上，化学反应将在这两种溶液的接触面开始，晶体就可能在溶液界面附近产生。通常溶液慢慢扩散进另一种溶液时，会在界面附近产生好的晶体。如果结晶速率太快，可以利用凝胶体等方法，进一步降低扩散速率，以求结晶完美。 3.蒸汽扩散法 蒸汽扩散法(vapordi恤sion)的操作也很简单。选择两种对目标化合物溶解度不同的溶剂A和B，且A和B有一定的互溶性。把要结晶的化合物溶解在盛于
紫外激光器研究进展及其关键技术讲解
紫外激光器研究进展及其关键技术 黄川 2120160620 摘要：本文详细介绍了利用LD泵浦的紫外激光器产生紫外激光的非线性原理，并在此基础上介绍了在全固态紫外激光器中用到的倍频晶体的种类和各自的应用场景；介绍了近年来高功率固体紫外激光器研制的国内外进展情况，最后展望了高功率全固体紫外激光器研制的未来。 关键词：紫外激光；非线性光学；相位匹配 1、引言 因为紫外激光具有的短波长和高光子的能量特点，所以紫外激光在工业领域内具有非常广泛的应用。在工业微加工领域内，相较于红外激光的热熔过程，紫外激光加工时的“冷蚀效应”可以使加工的尺寸更小，达到提高加工精度的目的。另外，紫外激光器在生物技术，医疗设备加工，大气探测等领域也有广泛的应用。 一般而言，可以将紫外激光器划分为三类：固体紫外激光器，气体紫外激光器，半导体紫外激光器。其中固体紫外激光器应用最为广泛的是激光二极管泵浦全固态激光器。而利用激光二极管抽运的固体UV激光器相较于其他类型的紫外激光器而言，具有效率高，性能可靠，硬件结构简单的特点，因此应用最为广泛，基于LD抽运的全固态UV激光器也得到了迅猛的发展。 在实际的应用当中，实现紫外连续激光输出的方法一般是利用晶体材料的非线性效应实现变频的方法来产生。产生全固态紫外激光的方法一般有两种：一是直接对全固体激光器进行3倍频或4倍频来得到紫外激光；另一种方法是先利用倍频技术得到二次谐波，然后再利用和频技术得到紫外激光。相较于前一种方法，后者利用的是二次非线性极化率，其转换效率要高很多。最常见的是通过三倍频和四倍频技术产生355nm和266nm的紫外激光。下文将简单介绍紫外激光产生的非线性原理。 2、非线性频率转换原理 2.1 介质的非线性极化 激光作用在非线性介质上会引起介质的非线性极化，这是激光频率变换的非线性基础。在单色的电磁波作用下，介质的内部原子，离子等不会发生本征能级的跃迁，但是这些离子的电荷分布以及运动状态都会发生一些变化，引起光感应的电偶极矩，这个电偶极矩作为新的辐射源辐射电磁波。
晶体的生长机理及条件对晶型的影响
1.晶体生长机理 理根据经典的晶体生长理论，液相反应体系中晶体生长包括以下步骤：①营养料在水溶液介质里溶解，以离子、分子团的形式进入溶液(溶 解阶段)：②由于体系中存在十分有效的热对流以及溶解区和生长区 之间的浓度差，这些离子、分子或离子团被输运到生长区(输运阶段)； ③离子、分子或离子团在生长界面上的吸附、分解与脱附；④吸附物质在界面上的运动；⑤结晶(③、④、⑤统称为结晶阶段)。液相条件下生长的晶体晶面发育完整，晶体的结晶形貌与生长条件密切相关，同种晶体在不同的生长条件下可能有不同的结晶形貌。简单套用经典晶体生长理论不能很好解释许多实验现象，因此在大量实验的基础 上产生了“生长基元”理论模型。。“生长基元"理论模型认为在上述输运阶段②，溶解进入溶液的离子、分子或离子团之间发生反应，形成具有一定几何构型的聚合体一生长基元，生长基元的大小和结构与溶液中的反应条件有关。在一个水溶液反应体系里，同时存在多种形式的生长基元，它们之间建立起动态平衡。某种生长基元越稳定(可从能量和几何构型两方面加以考察)，其在体系里出现的几率就越大。在界面上叠合的生长基元必须满足晶面结晶取向的要求，而生长基元在界面上叠合的难易程度决定了该面族的生长速率。从结晶学观点看：生长基元中的正离子与满足一定配位要求的负离子相联结，因此又进一步被称为“负离子配位多面体生长基元"。生长基元模型将晶体的结晶形貌、晶体的结构和生长条件有机地统一起来，很好地解释了许多实验现象。
2晶体生长的影响条件 对于水热合成，晶粒的形成经历了“溶解一结晶"两个阶段。水热法制备常采用固体粉末或新配制的凝胶作为前驱物，所谓“溶解”是指在水热反应初期，前驱物微粒之间的团聚和联结遭到破坏，以使微粒自身在水热介质中溶解，以离子或离子团的形式进入溶液，进而成核、结晶而形成晶粒。在水热条件下，晶体自由生长，晶体各个面族的生长习性可以得到充分显露，由于水热条件下晶体生长是在非受迫的情况下进行，所以生长温度压力、溶液、溶液流向和温度梯度对晶体各个面族的生长速率影响很明显，表现在晶体的结晶形态变化。总的来说，在水热合成中影响材料形貌、大小、结构的因素主要有温度、原材料的种类、浓度、比例、pH值、反应时间、有机物添加剂等 (1)反应温度 反应温度提供合成材料的原动力，因此反应制备过程需要高于一定的温度，不同的材料，不同的体系差别很大。一般温度越高，产物的直径越大，而结晶性会更好，并且容易形成其稳定相。 (2)原料 原料的种类对产物的形貌、大小有很大的影响。在液相反应体系中，不同的原料直接决定了溶液中生成先驱体的浓度，先驱体发生化学反应生成产物达到一定的过饱和度时，结晶析出生长晶体。因此原料的不同得到先驱体的反应特性也不同，如水解速率、浓度等，从而影响产物的形态。 (3)其它条件
飞秒激光超微细加工技术简介
飞秒激光超微细加工技术简介 摘要：本文首先简单地介绍了飞秒激光和超微细加工技术飞秒激光加工技术的技术背景，然后较为详细地介绍了飞秒激光超微细加 工技术及其特点与应用，结合飞秒激光超微细加工技术的特点 将其与其它的微机械加工技术进行了比较，最后分析飞秒激光 超微细加工技术的发展趋势和应用前景。 关键词：飞秒激光超微细加工技术飞秒激光超微细加工 Femtosecond laser micro machining technology Introduction Abstract: This paper first briefly describes the technical background of the femtosecond laser and micro machining technology and femtosecond laser micro machining technology, then a more detailed description the femtosecond laser micro machining technology and its features and applications, combined with the femtosecond laser micro machining technology will be characterized by with other micro-machining technology, the final analysis of the femtosecond laser micro machining technology trends and application prospects. Keywords:femtosecond laser micro machining technology femtosecond laser ultra-fine processing 0引言 激光（Laser,即Light Amplification by stimulated Emission of Radiation的缩写），意思是利用辐射受激得到的加强光，激光加工（Laser Beam Machining）就是把激光的方向性好和输出功率高的特性应用到材料的加工领域中去。【1】用聚焦的方法，把激光束汇聚在面积很小的一个区域，从而在该区域提供足够的热量使该区域的材料荣华或者气化从而达到机械加工的目的，显然激光加工是一种非接触式的加工，可以用于各种材料的微细加工。知道了什么是激光加工，那么飞秒激光超微细加工和普通的激光加工又有什么区别呢？
激光抛光技的研究
激光抛光技术的研究 摘要：激光抛光是一种非接触式抛光方法。本文介绍了激光抛光技术的发展历史, 论述了激光抛光的工艺特点和作用机理, 分析了影响激光抛光效率和抛光表面质量的因素及其影响规律。最后，阐明了激光抛光的应用现状及未来的发展前景。关键词：激光抛光作用机理热抛光 Abstract: Laser polishing is a kind of contact-less polishing technique. The developing procedure of laser polishing technology is presented in this paper .The emphasis is focused on the characteristics of laser polishing process and its interacting mechanism.The factors which influence the polishing efficiency and polished surface roughness are analyzed.At last the current situation of laser polishing and future perspective is clarified. Keywords: Laser polishing interacting mechanism thermal polishing 1. 背景及意义 随着材料表面技术的发展, 表面抛光技术成为了一个越来越重要的技术。抛光技术: 又称镜面加工技术, 是制造平坦而且加工变形层很小, 没有擦痕的面加工工艺。在工业应用中, 对材料表面粗糙度的要求越来越高, 已经从微米级--亚微级--纳米级--亚纳米级。为了满足应用的需要，人们不断探索新的抛光技术, 由于激光独特的性质, 激光抛光技术出现了。 图1 采用激光法抛光前后金刚石薄膜的S E M 形貌 从90 年代中期以来,在美国、俄罗斯、德国和日本等国家, 广泛开展了金刚石薄膜的激光抛光研究, 已经得到了纳米级的表面粗糙度; 近年来, 日本大阪大
紫外激光器研究进展及其关键技术
紫外激光器研究进展及其 关键技术 Last revision on 21 December 2020
紫外激光器研究进展及其关键技术 黄川 摘要：本文详细介绍了利用LD泵浦的紫外激光器产生紫外激光的非线性原理，并在此基础上介绍了在全固态紫外激光器中用到的倍频晶体的种类和各自的应用场景；介绍了近年来高功率固体紫外激光器研制的国内外进展情况，最后展望了高功率全固体紫外激光器研制的未来。 关键词：紫外激光；非线性光学；相位匹配 1、引言 因为紫外激光具有的短波长和高光子的能量特点，所以紫外激光在工业领域内具有非常广泛的应用。在工业微加工领域内，相较于红外激光的热熔过程，紫外激光加工时的“冷蚀效应”可以使加工的尺寸更小，达到提高加工精度的目的。另外，紫外激光器在生物技术，医疗设备加工，大气探测等领域也有广泛的应用。 一般而言，可以将紫外激光器划分为三类：固体紫外激光器，气体紫外激光器，半导体紫外激光器。其中固体紫外激光器应用最为广泛的是激光二极管泵浦全固态激光器。而利用激光二极管抽运的固体UV激光器相较于其他类型的紫外激光器而言，具有效率高，性能可靠，硬件结构简单的特点，因此应用最为广泛，基于LD抽运的全固态UV激光器也得到了迅猛的发展。 在实际的应用当中，实现紫外连续激光输出的方法一般是利用晶体材料的非线性效应实现变频的方法来产生。产生全固态紫外激光的方法一般有两种：一是直接对全固体激光器进行3倍频或4倍频来得到紫外激光；另一种方法是先利用倍频技术得到二次谐波，然后再利用和频技术得到紫外激光。相较于前一种方法，后者利用的是二次非线性极化率，其转换效率要高很多。最常见的是通过三倍频和四倍频技术产生355nm和266nm 的紫外激光。下文将简单介绍紫外激光产生的非线性原理。 2、非线性频率转换原理
脉冲激光烧蚀技术的研究现状及进展概要
脉冲激光烧蚀技术的研究现状及进展1 徐兵2，宋仁国 （浙江工业大学机械制造及自动化教育部重点实验室，杭州 310014） 摘要：本文综述了脉冲激光烧蚀技术的原理、特性及研究现状，并对其发展前景进行了展望。 关键词：脉冲激光烧蚀，现状，前景 Research Status and Development of Pulsed Laser Ablation Technology Xu Bing SONG Ren-Guo (The MOE Key Laboratory of Mechanical Manufacturing and Automation，ZheJiang University of Technology, HongZhou 310014) Abstract: This paper presents a summary on the theory, the properties and the research status of pulsed laser ablation, as well as the prospect of the development of this technology. Keyword: pulsed laser ablation；state；prospect 一、引言 自1960年第一台激光器问世以来，人们对激光的特性进行了研究，由于激光具有高能量密度、高单色性、高相干性和高方向性等性能，从而使其在各个领域得到了广泛的应用[1-3]。 近20年来，激光制造技术已渗入到诸多高新技术领域和产业中，并开始取代或改造某些传统的加工业。尤其是纳米技术的兴起，人们对其加工技术的要求也愈来愈高。而脉冲激光烧蚀技术(Pulsed laser ablation，PLA)就是一种最近发展起来制备纳米粒子，纳米粉和纳米薄膜的高端技术。正是由于脉冲激光烧蚀技术的重要性和诱人的前景，使其成为当今世界上的研究热点之一[4-8]。 二、脉冲激光烧蚀技术的原理和特性 2.1、脉冲激光烧蚀技术的原理 60年代初，人们就发现了激光与物质的相互作用。而脉冲激光烧蚀技术就是基于此物理基础，它是用一束高能脉冲激光辐射靶材表面,使其表面迅速加热融化蒸发,随后冷却结晶的一种制备材料的技术。其工作原理是将具有很高亮度的激光束经透镜聚焦后，能在焦点附近产生数千度乃至上万度的高温，此高温几乎 1浙江省自然科学基金青年科技人才培养项目R405031资助及浙江省留学回国基金Z01102001 2E-mail : xubing198287@https://www.360docs.net/doc/905785819.html, 地址：浙江工业大学研241号信箱
晶体生长机理研究综述
晶体生长机理研究综述 摘要 晶体生长机理是研究金属材料的基础，它本质上就是理解晶体内部结构、缺陷、生长条件和晶体形态之间的关系。通过改变生长条件来控制晶体内部缺陷的形成从而改善和提高晶体的质量和性能使材料的强度大大增强开发材料的使用潜能。本文主要介绍了晶体生长的基本过程和生长机理，晶体生长理论研究的技术和手段，控制晶体生长的途径以及控制晶体生长的途径。 关键词：晶体结构晶界晶须扩散成核 一、晶体生长基本过程 从宏观角度看，晶体生长过程是晶体-环境相、蒸气、溶液、熔体、界面向环境相中不断推移的过程，也就是由包含组成晶体单元的母相从低秩序相向高度有序晶相的转变从微观角度来看，晶体生长过程可以看作一个基元过程，所谓基元是指结晶过程中最基本的结构单元，从广义上说，基元可以是原子、分子，也可以是具有一定几何构型的原子分子聚集体所谓的基元过程包括以下主要步骤：（1）基元的形成：在一定的生长条件下，环境相中物质相互作用，动态地形成不同结构形式的基元，这些基元不停地运动并相互转化，随时产生或消失（2）基元在生长界面的吸附：由于对流~热力学无规则的运动或原子间的吸引力，基元运动到界面上并被吸附 （3）基元在界面的运动：基元由于热力学的驱动，在界面上迁移运动 （4）基元在界面上结晶或脱附：在界面上依附的基元，经过一定的运动，可能在界面某一适当的位置结晶并长入固相，或者脱附而重新回到环境相中。 晶体内部结构、环境相状态及生长条件都将直接影响晶体生长的基元过程。环境相及生长条件的影响集中体现于基元的形成过程之中；而不同结构的生长基元在不同晶面族上的吸附、运动、结晶或脱附过程主要与晶体内部结构相关联。不同结构的晶体具有不同的生长形态。对于同一晶体，不同的生长条件可能产生不同结构的生长基元，最终形成不同形态的晶体。同种晶体可能有多种结构的物相，即同质异相体，这也是由于生长条件不同基元过程不同而导致的结果，生长机理如下: 1.1扩散控制机理从溶液相中生长出晶体，首要的问题是溶质必须从过饱和溶液中运送到晶体表面，并按照晶体结构重排。若这种运送受速率控制，则扩散和对流将会起重要作用。当晶体粒度不大于1Oum时，在正常重力场或搅拌速率很低的情况下，晶体的生长机理为扩散控制机理。 1.2 成核控制机理在晶体生长过程中，成核控制远不如扩散控制那么常见但对于很小的晶体，可能不存在位错或其它缺陷。生长是由分子或离子一层一层
飞秒激光简介
飞秒激光简介 ●飞秒激光和传统准分子的区别 ●飞秒激光的六大优势 ●飞秒激光优越性 ●飞秒激光安全性 ●飞秒激光看得见的优势 ●飞秒激光昂贵的原因 飞秒激光和传统准分子的区别 飞秒激光被视为神秘之光，是一种以脉冲形式运转的激光，持续时间非常短。只有几个飞秒（一飞秒就是10的负15次方秒，也就是1/1000万亿秒），它比利用电子学方法所获得的最短脉冲要短几千倍，是人类目前在实验条件下所能获得的最短脉冲。 飞秒激光完全是人类创造的奇迹。它能聚焦到比头发的直径还要小的空间区域，用来进行微精细加工。用飞秒激光进行切割，几乎没有热传递。美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室的研究人员发现，这种激光束能安全地切割高爆炸药。生物医学专家已将它作为超精密外科手术刀，用于视力矫正，既能减少组织损伤又不会留下后遗症，甚至可对单个细胞动精密手术或者用于基因疗法。https://www.360docs.net/doc/905785819.html,/ 让我们再来看看准分子激光是怎么工作的。准分子激光与生物组织作用时发生的不是热效应，而是光化反应。 所谓光化反应，是指组织受到远紫外光激光作用时，会断裂分子之间的结合键，将组织直接分离成挥发性的碎片而消散无踪。对周围组织则没有影响，达到对角膜的重塑目的，能精确消融人眼角膜预计去除的部分空间精确度达细胞水平，不损伤周围组织。它的波长短，不会穿透人的眼角膜，因此对于眼球内部的组织没有任何不良的作用。 常用的准分子激光术式有LASIK、LASEK、超薄LASIK和飞秒激光（这些术式均可加波前像差和虹膜定位技术）。LASIK、和超薄LASIK都是用板层刀制作角膜瓣，LASEK是用酒精制作角膜瓣，而飞秒激光是通过激光来完成对角膜瓣的制作，所以更精确更精准，术后的视觉质量会更好。
激光晶体项目可行性研究报告
激光晶体项目 可 行 性 研 究 报 告
中国激光晶体项目可行性研究报告 【报告说明】 可行性研究报告，简称可研，是在制订生产、基建、科研计划的前期，通过全面的调查研究，分析论证某个建设或改造工程、某种科学研究、某项商务活动切实可行而提出的一种书面材料。 项目可行性研究报告主要是通过对项目的主要内容和配套条件，如市场需求、资源供应、建设规模、工艺路线、设备选型、环境影响、资金筹措、盈利能力等，从技术、经济、工程等方面进行调查研究和分析比较，并对项目建成以后可能取得的财务、经济效益及社会影响进行预测，从而提出该项目是否值得投资和如何进行建设的咨询意见，为项目决策提供依据的一种综合性的分析方法。可行性研究具有预见性公正性、可靠性、科学性的特点。 可行性研究报告是确定建设项目前具有决定性意义的工作，是在投资决策之前，对拟建项目进行全技术经济分析论证的科学方法，在投资管理中，可行性研究是指对拟建项目有关的自然、社会、经济、技术等进行调研、分析比较以及预测建成后的社会经济效益。 可行性研究报告大纲（具体可根据客户要求进行调整） 【核心构成】 激光晶体项目投资环境分析 激光晶体项目背景和发展概况 激光晶体项目建设的必要性 激光晶体行业竞争格局分析 激光晶体行业财务指标分析参考 激光晶体行业市场分析与建设规模 激光晶体项目建设条件与选址方案 激光晶体项目不确定性及风险分析 激光晶体行业发展趋势分析 【关键词】激光晶体项目投资可行性研究报告 【收费标准】：根据项目复杂程度等方面进行核定，请致电详细沟通 【交付时间】：2-3个工作日 【报告格式】：WORD版＋PDF格式+精美装订印刷版 【交付方式】：Email发送、EMS特快专递
飞秒激光烧蚀镍钛形状记忆合金的蚀除机理
第26卷第9期强激光与粒子束V o l.26,N o.9 2014年9月H I G H P OW E R L A S E R A N D P A R T I C L E B E AM S S e p.,2014 飞秒激光烧蚀镍钛形状记忆合金的蚀除机理* 唐一波1,陈冰2,陈志勇1,朱卫华1,李月华1,王新林1,2 (1.南华大学电气工程学院,湖南衡阳421001;2.南华大学机械工程学院,湖南衡阳421001) 摘要:结合双温模型的分子动力学模拟方法,研究了飞秒激光脉冲辐照B2结构镍钛合金时烧蚀阈值 附近的靶材蚀除机制,数值模拟了中心波长为800n m,脉宽为100f s,能量密度为25~50m J/c m2的激光与90 n m厚B2结构镍钛合金薄膜相互作用过程三确定了脉宽为100f s的脉冲激光与镍钛形状记忆合金相互作用 的烧蚀阈值,发现烧蚀阈值条件下,靶材的蚀除机制是单纯基于应力作用的机械破碎;烧蚀阈值附近,未蚀除靶 材受热影响发生无序化相变的区域较小,且随激光能量密度的降低而减小三提高激光功率密度,烧蚀同时呈现 热机械蚀除和机械破碎机制三 关键词:飞秒激光烧蚀; B2结构镍钛合金;双温模型;分子动力学模型 中图分类号:0437; T N249文献标志码: A d o i:10.11884/H P L P B201426.091025由功能材料制备的微纳器件及结构表现出来的优越性能及其诱人的应用前景,使得功能材料微纳器件制备成为近年来超快激光微细加工领域的研究热点[1-4]三镍钛合金因在不同温度下可实现不同微观相结构间的可逆性转换而具备形状记忆功能,被称为形状记忆功能材料,在国防二军事二航天航空二生物医学以及工业等领域有着广泛的应用,镍钛形状记忆合金制备的微纳器件在医学应用等领域更是起着无可替代的作用[5-6]三而镍钛形状记忆合金的加工具有其特殊性,传统的加工方法产生的热效应或应力易引起加工区域产生相变,从而会改变镍钛合金的特性,影响加工零件的性能三加工过程带来的性能改变在微细加工中的影响尤为重要三因此探索新的更实用的镍钛合金微细加工方法具有重要意义三飞秒激光加工的超高精度二超小热影响区域及加工材料范围广等特性,使得采用飞秒激光进行无相变二微纳加工具有不可替代的优势[7-8]三近年来,激光技术不断的取得进展,使得飞秒激光加工有望成为镍钛形状记忆合金微纳加工的有效且先进的手段[9-12]三开展飞秒激光烧蚀镍钛形状记忆合金的数值模拟工作,探索不同激光参数条件下靶材的相变行为以及蚀除机制,进而为飞秒激光微纳二无相变加工提供理论基础和参数依据,对拓展镍钛合金的应用具有重大意义三L e o n i dV.Z h i g i l e i 等开展的分子动力学模拟工作总结得出,超快激光烧蚀金属时,热效应及烧蚀压力波共同作用导致靶材发生了蚀除,并提出机械破碎二裂散二液相爆炸等一系列靶材蚀除机制[13-14]三然而,更为详细的靶材蚀除机理以及微观蚀除现象还需进一步探讨三本文数值模拟并分析了飞秒激光与B2结构镍钛形状记忆合金靶材相互作用时,烧蚀阈值附近的靶材蚀除机理,给出了飞秒激光微纳二无相变加工镍钛形状记忆合金的参数区间三 1数值模拟方法 超快激光与金属靶材相互作用时,激光能量首先沉积到靶材电子,靶材电子被迅速加热至极高的温度,而晶格却仍处于相对 冷 的状态,导致了靶材电子与晶格之间的非热平衡三双温模型将靶材分为电子和晶格两个体系,分别计算电子二晶格体系的热传导,突破了传统热传导方程的局限,较为准确地描述了超快激光辐照下,金属靶材的非热平衡能量弛豫过程三而分子动力学通过求解靶材原子体系的牛顿力学方程组,追踪了靶材每一个原子的运动,详细地描述了靶材去除二相变等微观过程三结合双温模型的分子动力学方法,具备了双温模型和分子动力学的所有优点,是研究超快激光与金属材料相互作用最为常用的方法三 描述双温模型的双温方程为 C e?T e?t=??z(k e?T e?z)-g(T e-T l)+S(z,t) (1) C l?T l?t=-??z(k l?T l?z)+g(T e-T l) S(z,t)=I(t)(1-R)αe x p(-αz) *收稿日期:2013-12-10;修订日期:2014-04-17 基金项目:国家自然科学基金项目(11174119);南华大学重点学科建设资助项目(N H X K04) 作者简介:唐一波(1988 ),男,硕士研究生,主要从事超快激光与金属相互作用方面的研究;t y b19880810@s i n a.c o m.c n三 通信作者:王新林(1970 ),男,博士二教授,主要从事激光与光电子技术及应用方面的研究;w x l_l y000@y a h o o.c o m.c n三 091025-1
超短脉冲激光烧蚀技术应用探究
超短脉冲激光烧蚀技术应用探究 近年来随着超短脉冲激光烧蚀技术的发展，该技术被广泛应用于工业领域。短脉冲激光与物质相互作用时间介于纳秒与飞秒之间，其峰值功率可达兆瓦级，因此在加工中可应用于高精度、高硬材料的精细加工上，同时也可以实现材料的三维加工，该方式称为“冷”加工。文章旨在介绍超短脉冲技术的应用研究，使人们对该技术有一定的宏观认识。 标签：超短脉冲；激光烧蚀；应用探究；宏观认识 1 短脉冲激光器与金属相互作用理论 短脉冲诱导烧蚀材料的过程的建立需要一定的时间，并且与激光强度有直接关系。当脉宽给定时，只有当激光场的强度超过一定值时，形成的等离子体才能发生不可逆的损伤阈值，该阈值范围通常以激光的能流阈值表示。根据文献指出，脉冲宽度从连续到几十个皮秒范围内，烧蚀过程为离子雪崩过程，开始于内部电子。通过对超短脉宽烧蚀阈值的研究发现，当偏离了脉冲宽度平方根法则的时候，能量在很大范围内变动均可引起材料的烧蚀，如图1所示为超短脉冲激与金属作用的过程。 当前人们于超短脉冲激光烧蚀物质的机理和研究还没有获得完全的认知，研究的模型是将物质看做一个总体的系统去考虑，只有达到了该物质的沸点或熔点时，使得物质蒸发或者熔化而使材料被去除。应用傅里叶传热模型对上述过程可进行具体的描述，但是他不适用于描述和分析超短脉冲激光与金属薄膜或者介质膜的作用过程。原因是由于载流子的特征尺寸与膜层的厚度相当，同时其特征时间与传输能量的时间接近。 当超短脉冲激光与金属材料作用发生激光烧蚀时，材料的表面的电子吸收激光的能量后变为非平衡状态，发生了相互制约的现象。造成电子爆炸运动速度接近于费米速率。同时热电子通过碰撞作用使得内部电子获得加热，之后参与碰撞的电子达到短暂的呈费米分布的热平衡态。电子与晶格通过碰撞耦合效应，使得电子温度降低和晶格温度升高，最终电子温度与材料的晶格温度达到平衡。 2 短脉冲激光烧蚀研究方法 激光烧蚀的研究方法包括：实验方法测定，理论计算分析和数值模拟。实验方法能够准确的对后两种方法进行检验。但实验方法需要的成本巨大。理论计算分析和数值模拟方法是一种对于研究激光烧蚀问题的非常有的方法，其理论分析过程非常严谨，但是也存在一定的边界条件限制，需要进行相应的假设，处理问题的范围有限。但其可低成本、高精度模拟短脉冲烧蚀机理内的复杂问题，一直是各大科研院校应用的最广泛的方法。若条件允许会采用实验方法进行验证，不断修正算法达到近乎理想的模拟及精密数值计算水平。
飞秒激光微细加工
飞秒激光微细加工 [文档副标题] 姓名： 学号： 班级：
飞秒激光微细加工 摘要：本文简单地介绍了微细加工技术和飞秒激光及其特点、原理，并列出几个典型的飞秒激光加工技术的应用，分析了该技术相对其他维系加工技术的优势所在，最后分析飞秒激光微细加工技术的发展趋势和应用前景。 关键词：飞秒激光微细加工技术飞秒激光微细加工 引言：随着时代发展，各种新兴的加工工艺不断出现而改变了现代加工方式，虽然其仍在发展之中，有其局限性，，但随着研究的深入，新技术的引用，而使其愈加完善。微细加工作为一种新兴的加工方式，在现代加工行业的地位愈显重要，用飞秒激光这一前沿科技进行微细加工，有其独特的优点，而成为了微细加工工艺中一个重要的分支。 1·微细加工简介 微细加工（microfabrication）是指制造微小尺寸（尺度）零件的生产加工技术。微细加工是为微传感器、微执行器和微电子机械系统制作微机械部件和结构的加工技术。他起源于半导体制造工艺，原来是只加工尺度约在微米级范围的加公方式。【1】而它现在所指的加工等级的范围已经扩展到纳米级。微细加工在半导体继承电路上的应用，使得大规模集成电路和计算机技术得到了发展，而它现在已经涉及到各种现代加工方式，特别是微机械研究和制造上已经成为了必不可少
的基础环节。 2·飞秒激光简介及其特点介绍 飞秒（femtosecond）也叫毫微微秒，是一种标衡时间长短的计量单位，1飞秒只有1秒的一千万亿分之一，飞秒激光是人类目前在实验室条件下所能获得最短脉冲的技术手段。【2】飞秒激光技术不仅可以获得超短波长的激光、产生瞬间高功率，而且可以高密度聚集而使电磁场强度比原子核对其周围电子的作用力还要高数倍，这样在短时间去除较浅深度的物质所引起的变形量就小。 飞秒激光主要特点：①超短脉冲，飞秒激光是我们人类目前在实验条件下能够获得的最短脉冲；②瞬时高功率，飞秒激光有非常高的瞬间功率，它的瞬间功率可达百万亿瓦，比目前全世界的发电总功率还要多出上百倍；③精确定位性，飞秒激光具有精确的靶向聚焦定位特点，能够聚焦到比头发的直径还要小的多的超细微空间区域。由上述特点可以看出飞秒激光在维系加工领域的前景。 3·飞秒激光的加工机理【3】 准分子激光加工的物理过程大致可分为以下几个阶段： ①自由电子吸收激光能量，运动加速；②高能量电子与原子碰撞，产生更多的自由电子，产生雪崩过程；③电子与晶格碰撞，使得晶格温度升高，并使其融化、气化和等离子体出现；④晶格之间传递能量使作用区域扩散。飞秒激光进行微加工时，其起始物理过程就是物质内部自由电子吸收激光能量。对于长脉冲，它不能迅速产生自由电子，完全依赖介质内部已经存在的自由电子，而这种自由电子的分布对小