飞秒激光金属加工中的形状及形貌控制研究中英文摘要

飞秒激光金属加工中的形状及形貌控制研究中英文摘要
优秀博士论文

二十多年来，飞秒超短脉冲激光技术迅速发展起来，凭借其超快时间分辨(10-15 s)和超高峰值功率(>1013 W/cm2 )的特征，在微/纳加工、微电子学、无线电通讯、测量系统、医学和材料科学等各个领域开拓出了广泛的应用范围。飞秒激光金属微细加工技术出现于上世纪九十年代中末期，以其加工过程的非热熔性、加工程度的准确性、加工尺寸的亚微米特性、加工材料的广泛性和加工能量的低耗性等显著优势，不仅在激光加工领域崭露头角，而且能够克服现有微细加工技术的缺陷，在微结构与微器件加工领域展现出越来越重要的地位。但是，由于飞秒激光出现较晚，其技术原理和工艺还不成熟，目前仅作为实验室研究的对象。若想使这一技术尽早在工业生产中得到应用，能够适应一些特殊领域的应用需求，就必须熟悉和了解其在微细加工方面的局限性以及决定这些限制的重要参数。通过对飞秒激光金属加工研究的发展历程回顾可以发现，相关的研究工作中，还有一些关键问题仍未解决。例如，虽然前人从不同角度入手，探讨飞秒激光钻孔加工过程，但很少有专门针对孔形的研究成果，无法满足工业领域内多种多样的形状特征孔结构的加工需求。相比钻孔加工，飞秒激光扫描加工槽结构的研究更少，尚未得出具有指导意义的规律性结论。为了使飞秒激光加工在MEMS领域得到更广泛的应用，开展孔、槽结构加工形状的研究工作有着重要的理论意义和实用价值。另外，前人对飞秒激光烧蚀形貌的研究仅涉及到能量密度及其引起的热效应，而其它影响形貌的因素未能得到应有的重视。因此，有必要对飞秒激光金属微加工的形貌问题展开更为深入全面的探索，给出改善烧蚀形貌和提高表面质量的具体工艺方法。本论文的研究目标是……