基于数字微反射镜的激光直写系统中控制软件的设计

激光直写系统实现了数码面阵图像输入方式。对于大面积3D或光学可变图像,可以用面积分割法将大图像分割成许多小区域图像。计算机软件逐个完成小区域3D或光学可变图像,最后拼成最终图像。另一种方法,也可以采用分色显示图层,逐层光刻,最后合成最终图像。本软件系统是针对后者实现相应控制功能设计。要实现上述图像按色分层再合成为原始图像,须首先对原始图像预先进行数据定义,再进行分层处理成需要的光刻文件,这一过程由本图像处理软件来完成。在得到所需要的光刻文件后,需要顺序读取光刻文件里的数据,并显示在DMD上。本文即该控制软件的设计。

紫外激光精细加工应用研究

采用纳秒级紫外DPSS激光和具有机器视觉定位功能的多轴高精度加工系统,对不锈钢、镍片、铍铜、聚酰亚胺等多种材料进行切割和打孔试验。通过调节离焦量、扫描速度、扫描次数,实现了0.1mm的金属薄板和聚合物薄膜的加工,取得了切缝光滑的加工效果,并且具有加工精度高、热效应小等特点。对不同材料的作用机理和工艺实验结果进行了分析,结果表明,紫外DPSS激光在铜类材料和聚合物类材料的加工上具有优势。

紫外皮秒激光刻蚀体硅工艺研究

针对体硅的加工应用,开展皮秒紫外激光三维刻蚀单晶硅工艺研究。通过工艺实验,得出在激光脉冲能量6μJ,固定XY点间距4μm,在单晶硅上刻蚀600μm×600μm方槽,单次去除的深度在1μm,单次加工用时0.5 s,加工的侧壁在14°,可以获得较好的200μm深度的三维结构。皮秒紫外激光体硅加工在工艺流程上更为简洁,加工效率高,对环境污染小,设备成本小。

基于正交试验的激光标识工艺研究

采用1060 nm光纤打标机在2024铝合金表面进行方形标识,主要研究扫描速度、填充间隔、激光平均功率等工艺参数对铝合金材料表面标识效果的影响。基于正交试验的方法,根据3因素5水平正交表设计激光加工的工艺参数,利用色差仪和超景深三维显微镜对激光标识效果的色差和表面形貌粗糙度进行测量。试验结果表明,激光标识时扫描轨迹的重叠率和光斑重叠率是影响色差的主要因素,激光标识时材料吸收激光的能量大小和热影响是影响粗糙度的主要因素。经过正交极差优化后的最佳参数组合为扫描速度V=644 mm/s,填充间隔F=0.028 mm,激光功率P=15 W,最终标识效果为表面粗糙度为1.5μm,色差为9.41 NBS。

光纤激光器不锈钢薄片焊接工艺

主要介绍了运用光纤激光器对0.1mm厚度的不锈钢金属片进行激光拼焊的实验,分析了实验中激光功率、激光脉宽、焊接速度、激光频率对形成的熔池和焊接效果的影响,总结了激光薄片焊接的基本要素。

飞秒激光在铌酸锂晶体中的微孔加工

研究了飞秒激光的光束参数对在铌酸锂晶体中形成微孔的影响,通过实验得出了光束参数与圆孔尺寸的关系,为飞秒激光在透明介质中加工微孔及微加工其它结构提供了参考依据。

光纤激光金属薄板拼焊系统和装夹具结构设计

由于超薄不锈钢板本身易变形和拼焊热变形大的特点,除了控制焊接的工艺参数外,激光源和焊装夹具对保证焊接质量极为重要。文章阐述了光纤激光器用于薄板焊接的优势,针对薄板拼焊时的对位、定位和装夹专门设计了特殊结构的对位块和方法,使薄板夹持简单方便,效果良好,可有效地减少和控制定位误差的影响,提高薄板焊接的质量。

DMD数字微镜驱动控制系统分析及其应用

数字微反射镜器件(DMD)是数字式光处理(DLP)投影显示技术的核心,有着巨大的应用潜力。叙述了DMD的控制原理和特点。首先,基于DMD数字微镜控制器的驱动控制系统和采用二进制脉宽调制(BPWM)技术精确控制光源,接收PC机传输的实时图像显示数据,生成控制DMD翻转的控制时序及其复位脉冲信号,搭建了蓝光半导体激光投影光刻装置,实现了高分辨率灰度图像的分层曝光和曝光量的精确控制;其次,基于DLP投影系统,采用RGB激光源,通过光纤耦合和合束,建立了激光投影实验装置。

折射式扫描系统设计及应用

分析异形微孔激光加工的现状,开展了折射式扫描系统的设计和应用研究。利用振镜电机快速改变折射式光学元件组相对激光束光轴的角度,从而精确控制激光聚焦光斑在加工面上的微小位移值。这种加工方式既保留了振镜扫描定位速度快,加工轨迹控制简便,可以实现各种异形孔加工的优势;又通过折射式光学元件组将传统反射式振镜扫描系统的几十毫米的加工范围精确缩微至几百微米,这种百倍级的光学缩微系统大幅度降低了高速振镜电机的角度分辨率、热漂移、零点漂移带来的影响,从而保证了激光加工的高精度定位和重复性。

紫外激光双光头精细加工系统及其应用

采用355 nm波长、高重复频率、短脉冲DPSS紫外激光器作为光源,开发了激光精细加工装备,具有光束高速旋转打孔和光束偏转扫描加工两种不同的加工方式,两种加工方式可便捷切换,满足不同量级孔径的高质量激光精细加工需求。设计了专用的接近衍射极限的紫外光束旋转聚焦物镜和远心扫描透镜,保证了加工质量。

机器视觉及其在激光加工设备上的应用

阐述了数字图像及机器视觉技术的基本原理,分析工业视觉应用系统的主要构成及各部分的具体功能和作用。通过介绍机器视觉应用的现状,对目前使用机器视觉的各种激光加工设备进行了归类与整理,并指出了机器视觉在激光精细加工领域的发展方向与趋势。

晶体硅太阳能电池激光精细加工技术研究

为提高晶体硅太阳能电池的转换效率,采用532 nm与355 nm纳秒激光器及10.6μm射频二氧化碳激光器对晶体硅太阳能电池的绒面制作、边缘隔离工艺以及电池前电极激光制作进行了实验研究,获得了相关的工艺参数。

基于532nm波长纳秒激光器的玻璃切割工艺研究

基于EdgeWave GmbH 532nm波长的纳秒激光器,通过改变激光加工参数进行玻璃切割工艺实验,研究激光工艺参数对玻璃切割效果的影响。实验表明,通过对电流大小、填充间隔、分层切割和切割速度等激光参数的优化,能够加工出边缘光滑、无横向微裂、无碎屑的玻璃基片,获得较好的良品率。

楔形扫描器在激光微加工中的应用

激光在加工微米级小孔径领域中有着明显优势,尤其是在对于特殊孔形的小孔加工中,激光可以实现高精度高速度的轮廓描绘。探讨了双光楔旋转打孔激光加工系统在不锈钢、单晶硅等材料上异形孔加工成型的工艺参数,结果表明更多的重复次数在小孔加工中起着比激光能量更重要的作用。同时实验也利用旋转双光楔扫描器在不同材料表面进行了异形微孔加工,验证了双光楔系统在实际工业打孔加工应用中的可能性。

电路板激光直写的微纳结构研究

激光电路板直写技术避免了传统化学沉积方法高昂的价格与环境的污染,也同时大大增加了电路设计的灵活性。重点研究聚合物金属粉掺杂材料的激光电路直写,使用不同参数的激光束对样本表面活化处理后采用同一的方式进行化学沉积,测试了激光电路板直写中激光参数对结果的影响。最后采用SEM对材料表面微观形貌及电阻值进行观察,发现在一定的功率与光斑覆盖率下,通过优化加工参数可获得最佳导通率和表面平整度。

皮秒激光单晶硅切割工艺研究

利用紫外皮秒激光器对单晶硅材料进行切割实验研究,探讨不同激光能量密度、光斑重合度、切缝宽度及切割次数对切缝表面形貌和切割深度的影响。通过不同单脉冲能量的打孔实验测得在波长355 nm、脉宽12 ps的情况下,单晶硅的损伤阈值为3.22 J/cm^2,并对最佳能量密度进行测试。实验结果表明,激光能量密度为2~4倍的损伤阈值、光斑重合度为50%~60%时可以获得良好的切缝效果且热影响区最小达到1.01μm。切缝的最大切割深度由切缝宽度决定,与切割次数无关,实验测得的最大宽深比约为1∶5。

激光退火技术在半导体领域的应用

激光退火技术,以较低的热预算,可以在瞬间达到较高的退火温度,工艺过程高度可控,制程可重复性好,已经广泛应用于半导体工业界。本文将简要介绍激光退火技术早期的机理研究,以及在硅基太阳能电池,平板显示,集成电路,和微纳米制造等领域的应用。

超短脉冲激光切割设备中mark点形状选择对振镜标定精度的影响研究

采用振镜进行加工的激光切割设备,为了提高切割精度,首先需要对振镜进行标定,通行的标定方法是使用振镜在金属片或其他刚性材料上切割出一组具有固定图案(通常被称作mark点)的阵列,然后用相机逐一读取该阵列中每个图案的具体位置,据此计算校正网格并实施校正。圆形和十字形是两种最常使用的mark点形状。对这两种mark点对振镜标定精度的影响进行了对比试验,结果表明,圆形mark点标定的精度更好。在平台重复定位标准差约为1μm的情况下,圆形mark点标定后的振镜平均误差为1.99μm,标准差为1.09μm;十字形mark点标定后的振镜平均误差为2.95μm,标准差为1.60μm。

皮秒激光脉冲串对单晶硅切割质量影响

利用紫外皮秒激光器脉冲串模式对单晶硅材料进行切割测试研究,分析了不同子脉冲数量情况下单脉冲能量变化对热影响区大小、表面形貌效果、切缝宽度以及切割深度的影响。研究结果表明,脉冲串模式可以有效地降低热影响区,减少重熔层的产生。随着单脉冲能量的增加,脉冲串相比于单脉冲模式产生的热影区差值逐步增大,由增加脉冲串子脉冲数量而导致的热影响区减小效应愈加明显。当脉冲串中子脉冲数量为3或者5,脉冲能量为8μJ时产生的热影响区和表面形貌效果与单脉冲模式下脉冲能量为2μJ的效果基本一致,并且切割深度是单脉冲模式切割深度的2倍。

层压式高强度纤维复合材料的激光切割工艺研究

激光以其非接触加工和高能量密度的特点在高强度纤维复合材料的切割领域体现了价值。针对大幅面层压式高强度纤维复合材料切割,采用超脉冲射频CO_2激光器,设计了一套平台切割系统与振镜扫描结合的大幅面混合激光切割系统,在快速、高自由度的振镜切割系统与精细、大幅面的平台切割系统之间可方便切换,还可进行两种方式协同工作的拼接式切割。采用该系统,对层压式高强度纤维复合材料、凯芙拉以及尼龙66进行了工艺实验,分析了材料特性、激光能量与切割速度等因素对切割效果的影响。