基于相位全息图的飞秒激光并行加工方法研究

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1、分类号TN249密级公开UDC620学校代码10500硕士学位论文（全日制专业学位）题目：基于相位全息图的飞秒激光并行加工方法研究英文题目：Researchonparallelprocessingwithfemtosecondlaserusingphaseholograms学位申请人姓名：胡勇涛申请学位学科专业：仪器仪表工程指导教师姓名：翟中生、刘顿二0一六年6月分类号TN249密级公开UDC620学校代码10500硕士学位论文题目基于相位全息图的飞秒激光并行加工方法研究英文题目Reasearchonparallelprocessingwithf

2、emtosecondlaserusingphaseholograms研究生姓名（签名）指导教师姓名（签名）职称副教授申请学位学科名称仪器仪表工程学科代码0804论文答辩日期2016.5.22学位授予日期学院负责人（签名）评阅人姓名李刚炎评阅人姓名石端伟年月日学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的研究成果。除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律结果由本

3、人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、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论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖北工业大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日摘要飞秒微加工是激光加工领域中的前沿技术，具有加工精度高，热影响小和加工材料广泛等优点，而且能实现三维的微细加工，在制作光波导、分束器和耦合器等领域都具有重要应用

4、，但是飞秒激光微加工最大的缺点是加工效率低下，能量利用率低，传统的微加工只需要微焦级别的单脉冲能量，激光器输出的能量一般都是毫焦级别的，能量利用率不足0.1%。本文利用空间光调制器(SpatialLightModulator，SLM)的并行加工方法，通过SLM产生多光束，把一个高能量光束分解为微焦级别的多光束，利用飞秒激光在PMMA材料内部进行直写光栅的研究，获得了光栅常数为10um的光栅，采用并行加工的方法，极大地提高了加工效率。本文主要研究内容如下：首先，详细介绍了空间光调制器的相位调制原理和基于衍射光栅的模拟原理。在介绍与讨论衍射光栅与衍射

5、角关系的基础上，分析了利用多个衍射光栅叠加调制产生多光束的原理，开展了利用空间光调制器实现对多光束控制的研究。并详细介绍了目前几种常见的产生多光束的算法，包括达曼光栅和GS、GL算法，分析了其各自的优缺点。并利用GS算法对目标进行优化，通过空间光调制器软件计算得到计算机全息图(computergeneratedhologram,CGH),CGH加载到空间光调制器上实现了飞秒多光束的并行加工。其次，设计并搭建了一套飞秒并行加工系统，详细介绍了飞秒并行加工组成部分，包括飞秒激光器，空间光调制器，4F光学系统，CCD相机，三维移动平台及控制软件，并对实

6、验的光路及原理进行了简单分析。再次，简单介绍了飞秒激光透明材料内部直写光栅的研究意义，阐述了飞秒激光在透明材料损伤的定义，并详细介绍了烧蚀透明材料的机理，其中着重介绍了雪崩电离和多光子吸收理论。开展了利用飞秒激光在透明材料内部聚焦进行直写光栅的研究。针对实验材料PMMA，找出了其特定的光折变阈值，利用飞秒激光在透明材料PMMA内部聚焦，实现了光栅常数为10um的光栅的制备，利用多光束在PMMA样品内进行了多光束并行加工的实验。最后，对论文进行总结和展望，并对接下来进一步研究提出了几点建议与展望。关键词：飞秒激光，相位全息图，多光束，PMMA，直写

7、光栅IAbstractFemtosecondmicromachiningistheleadingtechnologyinthefieldoflaserprocessing,processingwithhighaccuracy,smallthermaleffectandwiderangeofmaterialsprocessingandotheradvantages,andcanrealizethree-dimensionalmicrofabrication,hasimportantapplicationsinthefabricationofopti

8、calwaveguide,beamsplittersandcouplersandotherfields,butthefemtosecon