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技術(shù)前沿

中國(guó)科學(xué)院上海光機(jī)所在激光層析燒蝕去除/表征亞表面缺陷研究中取得新進(jìn)展

激光制造網(wǎng) 來源:中國(guó)科學(xué)院上海光機(jī)所2024-04-24 我要評(píng)論(0 )   

近期,中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所高功率激光元件技術(shù)與工程部研究團(tuán)隊(duì)在激光層析燒蝕去除并表征亞表面缺陷研究中取得進(jìn)展。研究首次揭示了亞表面缺陷在激光逐層...

近期,中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所高功率激光元件技術(shù)與工程部研究團(tuán)隊(duì)在激光層析燒蝕去除并表征亞表面缺陷研究中取得進(jìn)展。研究首次揭示了亞表面缺陷在激光逐層燒蝕下的演化規(guī)律。相關(guān)研究成果以“Evolution mechanism of subsurface damage during laser machining process of fused silica”為題發(fā)表于Optics Express。

伴隨著現(xiàn)代光學(xué)技術(shù)的發(fā)展,熔石英元件紫外激光誘導(dǎo)損傷問題嚴(yán)重制約了高功率激光系統(tǒng)的發(fā)展。目前接觸式研拋工藝不可避免地會(huì)產(chǎn)生亞表面缺陷,且難以被后處理完全去除,這嚴(yán)重縮短了熔石英元件使用壽命。與此同時(shí),傳統(tǒng)的亞表面缺陷檢測(cè)方法只能對(duì)局部信息進(jìn)行間接測(cè)量,難以表征深亞表面缺陷。


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圖1 亞表面缺陷預(yù)制及激光層析燒蝕表征亞表面缺陷過程

在之前的研究中【Light: Advanced Manufacturing 4(3), 181-194 (2023), Optics Express 31(22), 36359-36375 (2023)】,研究團(tuán)隊(duì)基于微秒脈沖激光低應(yīng)力均勻燒蝕技術(shù)提出了激光層析燒蝕表征亞表面缺陷的方法,并將其耦合到材料快速去除過程中,實(shí)現(xiàn)了對(duì)亞表面缺陷深度、分布等信息的定量獲取及有效去除。

在本項(xiàng)工作中,研究人員建立了考慮光場(chǎng)調(diào)制的激光層析燒蝕多物理場(chǎng)模型,并采用飛秒激光預(yù)制了不同形貌的亞表面缺陷,準(zhǔn)確預(yù)測(cè)亞表面缺陷深度數(shù)值,揭示亞表面缺陷在激光逐層燒蝕下的演化規(guī)律,并提出亞表面缺陷深度演變的三個(gè)階段。這表明采用本方法不會(huì)導(dǎo)致亞表面缺陷的延伸,從而驗(yàn)證了利用激光層析燒蝕去除并表征亞表面缺陷的可行性與準(zhǔn)確性。

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圖2 激光層析燒蝕多物理場(chǎng)模型

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圖3 亞表面缺陷演變規(guī)律


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