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15
2021
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09
超短激光脈沖是好用的工業(yè)級加工工具
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【概要描述】超短激光脈沖是好用的工業(yè)級加工工具
據(jù)外媒報道，利用空間結(jié)構(gòu)的超短激光脈沖可以實現(xiàn)亞微米尺度的工業(yè)級材料加工。如果光在時間和空間中強烈集中進(jìn)而引發(fā)極高的光子密度，那么它可以跟所有可能的材料相互作用。通過使用這些超短激光聚焦，即使是透明材料也可以被改性，即使它們通常不會相互作用。
短而聚焦的激光脈沖可以克服這種透明度并允許能量實現(xiàn)完全無接觸沉積。材料對輻射的確切反應(yīng)可能非常不同，從邊緣折射率變化到需要疏散整個地區(qū)的破壞性微尺度爆炸。
使用激光脈沖進(jìn)行光學(xué)加工可以實現(xiàn)同等多樣化的材料改性，如使用相同的激光系統(tǒng)進(jìn)行分離或連接。由于極短的曝光時間和低熱擴散度，鄰近區(qū)域完全不受影響，進(jìn)而使得真正的微米尺度材料加工成為可能。
在DanielFlamm等人提出的“超快激光微納米和納米加工的結(jié)構(gòu)光”中，多種概念被展示用來操控激光在焦點上的空間分布從而能特別有效地應(yīng)用工業(yè)上適用的加工策略。例如，定制的無衍射光束由全息軸產(chǎn)生，其可以用單次通道和高達(dá)每秒一米的進(jìn)給速度來修改毫米尺度的玻璃片。這一概念在曲面襯底上的應(yīng)用以及基于激光的玻璃管切割技術(shù)的發(fā)展是一個突破性進(jìn)展。醫(yī)療工業(yè)長期以來則一直需要這種能力來制造注射器、小瓶和安瓿等玻璃物品。加工后的表面具有優(yōu)良的邊緣品質(zhì)、無微小碎片進(jìn)而能夠滿足消費者和醫(yī)療行業(yè)的需求。
本文還演示了一個新引入的3D分束器概念的潛力。在這里，原始焦點的13個相同副本分布在使用單一聚焦目標(biāo)的三維工作容器中，服務(wù)于增加焊縫的有效體積。利用橫向泵浦探針顯微鏡直接測量了材料對脈沖的響應(yīng)，研究人員確認(rèn)了13個獨立吸收區(qū)成功的能量沉積。所進(jìn)行的實驗代表了基于結(jié)構(gòu)光概念的三維并行處理的一個主要例子及通過利用高功率、超短脈沖激光系統(tǒng)的性能證明了吞吐量的增加。
液晶顯示器的廣泛可及性及其在全息術(shù)光束整形中的應(yīng)用也引導(dǎo)材料加工界采用結(jié)構(gòu)光的概念。然而這些方法還沒有轉(zhuǎn)化為工業(yè)處理，主要是因為這些顯示器不能處理高光功率和能量以及構(gòu)建數(shù)字全息圖所需的高編程工作量。
不過這篇研究論文帶來了這方面的重大進(jìn)展。在雙照明的概念下，液晶顯示器對照明光場的振幅和相位進(jìn)行調(diào)制。通過應(yīng)用數(shù)字振幅掩模可以生成任意的強度輪廓，這有利于形成高空間頻率、精細(xì)的金屬掩模。由于研究中提出的調(diào)整的平頂強度剖面生成并沒有使用復(fù)雜的傅立葉編碼策略，這使得這一概念有希望成為未來數(shù)字光學(xué)處理頭的候選。
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