飛秒激光加工平臺

項目匯報畢業(yè)設(shè)計題目：飛秒激光深孔加工理論與系統(tǒng)設(shè)計匯報人：王繼剛1234課題的研究背景及其目的意義飛秒激光加工系統(tǒng)及優(yōu)點雙溫方程、有限元法飛秒激光深孔加工平臺設(shè)計匯報內(nèi)容1課題的研究背景深孔加工，特別是微小深孔的加工是現(xiàn)代機械加工領(lǐng)域研究的重要內(nèi)容，不論從裝備品的發(fā)展還是深孔加工技術(shù)的現(xiàn)有水平來看，深孔加工技術(shù)都尚處于新興發(fā)展階段。1960年美國物理學家TheodoreMaiman研制出了世界上第一束人造激光，自此激光技術(shù)得到了迅速發(fā)展，激光加工技術(shù)了得到了廣泛的發(fā)展。1995年以來飛秒激光作為一種新興激光開始應(yīng)用于材料加工，飛秒激光打孔技術(shù)也逐漸開始發(fā)展，但是當前飛秒激光打孔技術(shù)還沒有應(yīng)用于深孔加工，因此，利用飛秒激光進行深孔加工具有很大的研究價值和意義。本設(shè)計對一維雙溫方程進行合理約化，采用有限元法，通過數(shù)值模擬分析對材料表面燒蝕溫度場進行一維數(shù)值模擬，在此基礎(chǔ)上研究了飛秒激光深孔加工的理論，并將2自由度微定位平臺應(yīng)用到飛秒激光加工系統(tǒng)中，設(shè)計出一種全新的飛秒激光深孔加工系統(tǒng)課題的研究目的：1分色鏡驅(qū)動器計算機飛秒激光器聚焦物鏡X-Y-Z工作臺Lamp檢測器線偏振濾光鏡光閘控制光束整形控制衰減片CCD顯微鏡

四分之一波片2飛秒激光加工系統(tǒng)

1．飛秒激光加工的材料組織中沒有熔融區(qū),沒有重鑄層,不會產(chǎn)生微裂紋。這是飛秒加工的獨特之處。避免了熱熔化的存在,實現(xiàn)了相對意義上的“冷”加工,大大減弱和消除了傳統(tǒng)加工中熱效應(yīng)帶來的諸多負面影響。2．飛秒激光加工精度高,不受光衍射極限的限制,具有相當高的空間分辨性。3．飛秒激光加工對材料沒有限制性,可以對任何材料進行精細加工、修復(fù)和處理。4．飛秒激光加工需要的脈沖能量閥值非常低,一般只有毫焦耳量級,這就決定了加工能量的低耗性。5．加工過程不產(chǎn)生導(dǎo)致結(jié)構(gòu)損壞的沖擊波,不損壞臨界的結(jié)構(gòu)組織。2飛秒激光加工的優(yōu)點3雙溫方程一維雙溫方程：其中，S(x,t)代表源項：S(x,t)＝I(t)Aαexp(-αx)；x代表光傳輸方向，與材料表面相垂直，A＝1－R與α代表材料表面穿透率與吸收系數(shù)；I(t)代表光強代表電子和晶格的比熱為電子和晶格的溫度有限元法

基本思想：把計算域劃分為有限個互不重疊的單元，在每個單元內(nèi)，選擇一些合適的節(jié)點作為求解函數(shù)的插值點，將微分方程中的變量改寫成由各變量或其導(dǎo)數(shù)的節(jié)點值與所選用的插值函數(shù)組成的線性表達式，借助于變分原理或加權(quán)余量法，將微分方程離散求解3有限差分法與有限元法的區(qū)別有限差分法：直觀、理論成熟、精度可選。缺點在于對不規(guī)則區(qū)域處理繁瑣，并且對區(qū)域的連續(xù)性等要求較嚴格。有限元法：適于處理復(fù)雜區(qū)域，精度可選。缺點在于內(nèi)存和計算量巨大。本論文選取有限元法對雙溫方程進行約化采用有限元法約化后的雙溫方程：【注】這里是矩陣不是電子和晶格的溫度，A為三對角矩陣，b為一階矩陣4飛秒激光加工系統(tǒng)設(shè)計飛秒激光加工系統(tǒng)主要包括飛秒激光器、導(dǎo)光系統(tǒng)、加工平臺（含微動平臺）、控制系統(tǒng)及檢測系統(tǒng)。飛秒激光加工平臺總體設(shè)計主要組成部分飛秒激光器系統(tǒng)系統(tǒng)集成了飛秒種源、二極管直接泵浦、放大器、電源控制系統(tǒng)、制冷等。重要參數(shù)：中心波長：1030±10nm；重復(fù)頻率：1-500KHz，可調(diào)；脈沖寬度：300fs；最大脈沖能量:>30μJ@100kHz；平均功率：>3W；能量穩(wěn)定性：<1.0%RMS（8小時）；光斑：3-4mm@1/e2；空間模式：TEM00（M2<1.3）；下一步計劃：使用matlab分析作出飛秒激光與材料相互作用模擬曲線；飛秒激光深孔加工工藝研究；謝謝！人有了知識，就會具備各種分析能力，明辨是非的能力。所以我們要勤懇讀書，廣泛閱讀，古人說“書中自有黃金屋?！蓖ㄟ^閱讀科技書籍，我們能豐富知識，培養(yǎng)邏輯思維能力；