01 Kirish
So'nggi o'n yillikda ultratezkor impulsli lazerlarni tadqiq qilish, ularni qayta ishlash barqarorligi va moslashuvchanligini oshirishda sezilarli yutuqlarga erishildi. Ultrafast impulsli lazerlarni qayta ishlash sifati ko'plab ilovalarning ehtiyojlarini qondirishi mumkin bo'lsa-da, qayta ishlash uchun ultratez impulsli (USP) lazerlardan foydalanganda sanoat qo'llash stsenariylari uchun ishlab chiqarish samaradorligi hali ham mavjud emas. USPni qayta ishlashni kuchaytirishning ikkita usuli mavjud: 1) impuls energiyasini oshirish orqali; 2) pulsning takrorlanish tezligini oshirish orqali. USP lazerlari yordamida materiallarni qayta ishlashning ishlab chiqarish samaradorligi boshqa texnologiyalar bilan raqobatlashishi kerak, shuning uchun tadqiqotchilar lazerning o'zidan tashqari lazer energiyasini boshqarishga katta kuch sarfladilar. Ish qismidagi lazer nurlarining holati, yo'nalishi va shaklini boshqarish uchun turli xil mexanik va optik tizimlar qo'llaniladi.
02Tebranish oynasi va poligonli skaner
Lazer nurlarining eng mustahkam va qulay tez joylashishiga vertikal yo'nalishda deyarli hech qanday inersiyasiz ikkita ko'zguni eguvchi galvanometrli skaner yordamida erishiladi. Fokus uzunligi 160 mm bo'lgan f-teta linzali zamonaviy galvanometr skanerlari lazer nurini 100 mm x 100 mm ko'rish maydonida 20 m/s tezlikda harakatlantirishi mumkin. Bunday tezliklarda lazer zarbasini lazer nurining harakati bilan sinxronlashtirish qiyin bo'ladi. Ko'pburchakli skanerlar tasvirlash va shtrix-kodlarni o'qish uchun keng qo'llaniladi va ular materiallarni qayta ishlash sohasida hali ham yangi. Ular lazer nurini ishlov beriladigan qism yuzasi bo'ylab 100-1000 m / s tezlikda harakatlantirishi mumkin. USP lazer impulslarini ko'pburchakning yuqori barqaror aylanishi bilan sinxronlashtirish yanada qiyinroq. Ko‘pburchakli skanerlarni bir o‘qli galvanometr skanerlari bilan birlashtirib, tezkor ikki o‘lchovli skaner yaratildi (1-rasm). Uzluksiz lazer impulslarining butun lazerni qayta ishlash maydoni bo'ylab taqsimlanishi issiqlik to'planishi va plazmadan himoyalanish effektlarini ajratadi.
03 Lazer nurlarini shakllantirish
Ko'pgina lazerlar Gauss nurlari profiliga ega bo'lgan nurlarni chiqaradi. Intensivlik nurning markazida yuqori va chekkalarida pastroq. Bu fazoviy energiya taqsimoti ko'p ilovalar uchun foydali emas, ayniqsa, nozik kino ishlov berishda. Lazer nurlarini shakllantirish va homogenlash usullari lazer materiallarini qayta ishlashning keng doirasi uchun shaklni optimallashtirishi mumkin. Diffraktsiyali optik elementlar (DOE) dumaloq Gauss nurini to'rtburchaklar ustki{4}}shlyapa nuriga aylantira oladi, bu erda nur diametrining katta qismi intensivlikni saqlaydi va shu bilan 2-rasmda ko'rsatilganidek, jarayon uchun mos keladigan lazer nuri shaklini beradi.
Lazer nurlarini shakllantirishning moslashuvchan varianti elektr o'chirilgan suyuq kristalli pikselli qurilmalarga asoslangan fazoviy yorug'lik modulyatorlarini (SLM) ishlatishdir. Kompyuter{1}}hologrammalari lazer nurlari uchun faza yoki amplituda niqoblarini oʻrnatish uchun SLM boshqaruv elektroniga uzatiladi. SLM, femtosekundli lazerlar bilan birgalikda parallel ishlov berish uchun bir nechta difraksiyalangan nurlarni hosil qiladi, bu esa kremniy va titanium qotishmalarining yuqori-aniqlikdagi mikrostrukturasining o'tkazuvchanligini sezilarli darajada o'n baravarga oshiradi.
Shakl 2. CCD kamera yordamida o'lchangan FBS va sharsimon linzalar (o'ngda) yordamida hosil bo'lgan kvadrat tepa lazer nurining intensivlik taqsimoti. Kirish nurining profili chap tomonda ko'rsatilgan. O'rtacha lazer chiqish quvvati 12 Vt.
04 Ko'p{1}}nurli tizim
MGts diapazonida yuqori impulslarni takrorlash tezligiga ega yuqori quvvatli USP lazerlaridan foydalanish ablasyon sifatini pasaytirishi mumkin bo'lgan haddan tashqari qizib ketish va eritma hosil bo'lishi kabi termal ta'sir zonasi muammolariga olib kelishi mumkin. Yuqori ablasyon sifatiga erishish barcha jarayon parametrlarini sinchkovlik bilan moslashtirishni talab qiladi, ammo ilg'or galvanometrlar yoki ko'pburchakli skanerlarning yuqori nurlanish tezligi har doim ham aniq mikro{1}}ishlov berish yechimlarini ta'minlay olmaydi. Bunday holda, bir nechta lazer nurlari 3-rasmda ko'rsatilganidek, ko'p qirrali yuqori quvvatli ablasyon echimini taklif qiladi, bu difraksion 1 × 5 va 5 × 5 nurli massivlarni hosil qilish uchun Dammann panjarasi bilan yaratilgan panjara yordamida parallel ishlov berish natijalarini ko'rsatadi.
3-rasm. (a) G1=0 va G2=125 boʻlganda, lazerli profilometr (Spiricon) 1 × 5 (chapda) va 5 × 5 (oʻngda) massivni kuzatdi. (b) Ko'r teshiklar jilolangan Ti64 namunalarida 1 × 5 (chapda) va 5 × 5 (o'ngda) Damman panjarasini (G1=0, G2=125) qo'llash orqali qayta ishlandi.
05 Xulosa
Ultraqisqa impulsli lazerlar impuls davomiyligi pikosekunddan femtosekundgacha boʻlgan kogerent yorugʻlik impulslarini hosil qiladi va aniq lazer mikro-ishlovida tobora ommalashib bormoqda. Ular nafaqat issiqlik ta'sirlangan zonani bostiruvchi yaxshi bashoratli lazer ablasyonu-, balki materiallar bilan yaxshilangan chiziqli bo'lmagan o'zaro ta'sirlardan ham foyda oladi, bu esa, ayniqsa shaffof materiallar bilan ishlashning yangi imkoniyatlarini ochib beradi. Xulosa qilib aytganda, ultra qisqa pulsli lazerlarning rivojlanishi ablasyon jarayonini optimallashtirishga samarali yordam berdi.
