飞秒激光加工的焦场纵横比控制理论及实验研究

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1、万方数据中图分类号UDCTN24962l硕士学位论文学校代码密级飞秒激光加王箭焦场纵横比控制理论及实验研究TheoreticalandExperimentalResearchontheControlofFemtosecondLaserFocalFieldAspectRatio作者姓名：学科专业：研究方向：学院(系、所)：指导教师：夏国才机械工程飞秒激光微纳制造机电工程学院孙小燕副教授答辩委员会主席中南大学2014年5月Cn厂兄I学位论文原创性声明烨嬲万方数据本人郑重声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我

2、所知，除了论文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中南大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。作者签名：’鞋[訇身日期：丛也年』月血学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版；本人允许本学位论文被查阅和借阅；学校可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数

3、据库进行检索，可以采用复印、缩印或其它手段保存和汇编本学位论文。保密论文待解密后适应本声明。作者签名：羔!萤身日期：—塑业年』月卫日导师签名函)』!整日期：上业年土月必万方数据飞秒激光士jD-r的焦场纵横比控制理论及实验研究摘要：飞秒激光微加工技术具有加工精度高、热效应小、损伤阈值低及能够实现真正的三维微结构加工等传统加工技术无法取代的优点，目前，已广泛应用于各个领域的微纳加工。由于飞秒激光直接聚焦的焦场能量分布较为单一，无法适应多变的实际加工需求，限制了飞秒激光加工的加工能力和加工效率。本文主要围绕飞秒激光加工中的焦场纵横比控制方法展开研

4、究，理论计算了各种焦场控制纵横比控制方法的主要参数，通过实验验证了理论结果的可行性和适用性，分别结合狭缝和光阑的焦场控制方法加工了大深径比金属微孔和圆形截面波导，论文全文的主要研究内容如下：1．分析了飞秒激光聚焦焦场的能量分布，提出了以纵横比衡量加工截面的方法，并研究了焦场能量分布与加工纵横比之间的相互关系。2．分析了四种焦场纵横比控制方法的主要参数对加工结果的影响，进一步建立的两者之间的数值关系模型，并通过实验对理论计算进行了验证。3．开展了金属深孔加工的实验研究，分析了大深径比金属微：子L／JD工中的限制因素，提出了插入光阑改变焦场能量

5、分布的方法，并在实验中结合光阑孔径的选择实现了深径比为20金属微孔的加工。4．进行了圆形截面波导加工的实验研究，分析了纵向直写和横向直写两种加工方式对波导加工截面形状的影响，理论计算了插入狭缝的宽度和波导截面的数值关系，并对采用狭缝加工出的光波导进行了性能的测试和分析。图45幅，表5个，参考文献65篇关键词：飞秒激光；焦场控制：纵横比；大深径比微孔；圆形截面波导分类号：TN249II万方数据TheoreticalandExperimentalResearchontheControlofFemtosecondLaserFocalFieldAs

6、pectRatioABSTRACT．Comparedwithtraditionalprocessingtechniques，femtosecondlasermicroprocessingtechniquehassuchunparalledaclvantagesasalaignintensity,lessheatingeffectandalowerdamage’一。1。一‘一一一thresholdthatcanactuallyrealizethethree．dimensionalprocessingofthemicrostructure．Fe

7、mtosecondlasermicroprocessingtechniquehasbeenwidelyappliedtomicro-nanoprocessinginvariousfields．Asrequirementsvaryintheactualworkofprocessing，femtosecondlaserCannotcatertovariousrequirementsbecauseitssingledistributionoffocalandenergyfieldsrestrainitsprocessingabilityandef

8、ficiency．ThisarticleiSmainlyaboutthemethodsoffocalfieldaspectfieldcontrolinfemtosecondlas