飞秒激光金属加工中的形状及形貌控制研究
| 摘要 | 第1-5页 |
| ABSTRACT | 第5-15页 |
| 1 绪论 | 第15-30页 |
| ·激光微加工技术及应用 | 第15-17页 |
| ·激光直写微细加工 | 第15-16页 |
| ·激光LIGA技术 | 第16-17页 |
| ·飞秒脉冲激光及其应用现状 | 第17-22页 |
| ·飞秒激光的能量吸收机制 | 第17-19页 |
| ·飞秒激光应用现状 | 第19-22页 |
| ·飞秒激光金属微加工的研究现状 | 第22-28页 |
| ·飞秒激光与金属材料相互作用的理论模型 | 第22-25页 |
| ·飞秒激光微细加工的研究现状 | 第25-28页 |
| ·论文的主要工作 | 第28-30页 |
| ·研究目标 | 第28页 |
| ·研究内容 | 第28-30页 |
| 2 飞秒激光与金属材料的相互作用机理研究 | 第30-44页 |
| ·双温模型的建立 | 第30-31页 |
| ·用有限差分法求解双温方程 | 第31-33页 |
| ·适用于飞秒激光的双温方程 | 第31页 |
| ·有限差分法 | 第31-33页 |
| ·计算结果与分析 | 第33-39页 |
| ·材料体积为无限大情形 | 第33-36页 |
| ·金属薄膜情形 | 第36-39页 |
| ·二维双温方程 | 第39-41页 |
| ·烧蚀率的确定 | 第41-42页 |
| ·本章小结 | 第42-44页 |
| 3 加工尺寸的精确控制方法及其应用 | 第44-67页 |
| ·飞秒激光微加工的实验系统 | 第44-48页 |
| ·飞秒激光放大系统 | 第45-46页 |
| ·其它光学器件 | 第46-48页 |
| ·运动控制系统 | 第48页 |
| ·激光能量密度对微结构尺寸的影响 | 第48-52页 |
| ·能量密度对微孔直径的影响 | 第48-50页 |
| ·能量密度对烧蚀深度的影响 | 第50-52页 |
| ·脉冲数对烧蚀微孔尺寸的影响 | 第52-55页 |
| ·扫描速度对烧蚀微槽尺寸的影响 | 第55-58页 |
| ·扫描速度对微槽宽度的影响 | 第55-57页 |
| ·扫描速度对微槽深度的影响 | 第57-58页 |
| ·多特征尺寸微结构图形加工方法 | 第58-63页 |
| ·更换聚焦光学元件调节烧蚀尺寸 | 第58-59页 |
| ·改变焦点位置调节烧蚀尺寸 | 第59-63页 |
| ·尺寸控制的应用实例 | 第63-65页 |
| ·能量密度的选择 | 第63-64页 |
| ·扫描速度的选择 | 第64页 |
| ·聚焦元件和焦点位置的选择 | 第64-65页 |
| ·加工结果 | 第65页 |
| ·本章小结 | 第65-67页 |
| 4 飞秒激光多脉冲烧蚀形状仿真模型 | 第67-86页 |
| ·形状仿真综述 | 第67页 |
| ·激光系统的空间传播 | 第67-72页 |
| ·高斯光束的特性 | 第67-68页 |
| ·高斯光束的传播 | 第68-72页 |
| ·仿真模型与步骤 | 第72-77页 |
| ·分布在加工表面上的能量密度确定 | 第72-74页 |
| ·烧蚀率和累积效应 | 第74-75页 |
| ·烧蚀方向 | 第75-76页 |
| ·仿真的具体步骤 | 第76-77页 |
| ·仿真结果与实验结果的比较 | 第77-82页 |
| ·一致性 | 第77-80页 |
| ·相异性 | 第80-82页 |
| ·改进的扫描加工仿真模型及仿真结果 | 第82-85页 |
| ·本章小结 | 第85-86页 |
| 5 飞秒激光金属烧蚀的微结构形状特征及其控制方法 | 第86-102页 |
| ·调节基本加工参数控制加工形状 | 第86-90页 |
| ·能量密度 | 第86-88页 |
| ·脉冲数/扫描速度 | 第88-90页 |
| ·调节光束特性控制加工形状 | 第90-93页 |
| ·光束传播特性 | 第90-92页 |
| ·聚焦光斑尺寸 | 第92-93页 |
| ·两步倾斜加工工艺 | 第93-94页 |
| ·平整底面控制工艺 | 第94-96页 |
| ·不同材料的加工形状差异分析 | 第96-97页 |
| ·通过三维运动控制加工形状 | 第97-100页 |
| ·本章小结 | 第100-102页 |
| 6 飞秒激光金属烧蚀的表面形貌特征及其控制方法 | 第102-123页 |
| ·基本过程参数对加工形貌的影响 | 第102-108页 |
| ·能量密度 | 第102-104页 |
| ·扫描速度 | 第104-105页 |
| ·扫描次数 | 第105-108页 |
| ·激光束空间分布特性的影响 | 第108-113页 |
| ·光丝对形貌的影响 | 第113-115页 |
| ·激光偏振对形貌的影响及其应用 | 第115-121页 |
| ·激光偏振对形貌的影响 | 第115-116页 |
| ·偏振的控制及应用 | 第116-121页 |
| ·本章小结 | 第121-123页 |
| 7 结论与展望 | 第123-126页 |
| ·结论 | 第123-124页 |
| ·论文的主要创新点 | 第124-125页 |
| ·研究工作展望 | 第125-126页 |
| 致谢 | 第126-127页 |
| 参考文献 | 第127-133页 |
| 攻读学位期间取得的研究成果和获奖情况 | 第133-134页 |
