超聲輔助的飛秒激光微加工工藝研究.pdf

1、光纖傳感具有常規(guī)檢測(cè)技術(shù)不可比擬的優(yōu)勢(shì)，代表新一代傳感器的發(fā)展趨勢(shì)。在光纖上加工微結(jié)構(gòu)來制備新型光纖傳感器成為一種有效手段。飛秒激光具有峰值功率高，熱影響區(qū)小，加工精度高，成為光纖精密加工的一種可行方法。針對(duì)飛秒激光實(shí)際加工中，出現(xiàn)殘留物堆積，加工壁面有錐度以及尖底等現(xiàn)象，提出超聲輔助的飛秒激光微加工工藝。提高加工效率，改善加工質(zhì)量，獲得高質(zhì)量的光纖微結(jié)構(gòu)，以制備新型光纖傳感探頭。本文的主要研究?jī)?nèi)容與成果如下：
　　（1）為研究超

2、聲輔助的飛秒激光微加工，搭建了超聲振動(dòng)平臺(tái)。要求以較小尺寸的超聲振動(dòng)裝置獲得較大的微幅振動(dòng)，選擇夾心式壓電陶瓷結(jié)構(gòu)。通過建立模型理論分析節(jié)面處于不同位置時(shí)換能器的性能。根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，本設(shè)計(jì)宜采用節(jié)面位置處于換能器中段的方法。建立變截面振動(dòng)波動(dòng)方程的數(shù)學(xué)模型，理論計(jì)算指數(shù)形與圓錐形變幅桿的技術(shù)參數(shù)，對(duì)比分析選用圓錐形變幅桿結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。最后，所得超聲振動(dòng)裝置振動(dòng)輸出頻率為30KHz，輸出振幅為6um，換能器與變幅桿總長(zhǎng)度為154.41mm。<

3、br>　?。?）針對(duì)超聲輔助對(duì)飛秒激光加工效率的影響，測(cè)試了超聲輔助下的飛秒激光加工深度與寬度。研究發(fā)現(xiàn)，超聲輔助的飛秒激光微加工能略微提高加工孔徑的大小，但變化不大。為準(zhǔn)確測(cè)量激光打孔的深度，研究在不同的側(cè)邊偏移條件下測(cè)得加工深度，試驗(yàn)表明側(cè)邊偏移 R打孔端面測(cè)量的方法更能反映實(shí)際加工的深度值。超聲輔助的飛秒激光可提高燒蝕的深度，其中較低振幅的超聲振動(dòng)對(duì)提高燒蝕深度不明顯，較高振幅的超聲振動(dòng)可明顯提高燒蝕深度。
　?。?）針對(duì)超