[发明专利]一种环形微孔的激光加工装置及方法

摘要

本发明提供了一种环形微孔的激光加工装置，包括脉冲激光器、偏振控制系统、扫描振镜、光圈、聚焦透镜、约束层、单层纳米颗粒、三维移动平台和电脑控制系统；脉冲激光器、偏振控制系统和扫描振镜沿同一光轴中心依次排布；扫描振镜正下方设有光圈和聚焦透镜；聚焦透镜正下方设有三维移动平台；脉冲激光器、聚焦透镜和三维移动平台均和电脑控制系统电连接；通过预处理工件表面，沉积单层纳米颗粒于工件表面，确定能量增强倍数、脉冲激光器输出能量对加工工件表面进行加工，实现环形微孔的制作。本发明实现了环形微孔的激光加工，具有精度高、尺寸可控、加工效率高、设备简单等特点。

主权项

一种环形微孔的激光加工方法，该激光加工方法采用了一种环形微孔的激光加工装置，所述激光加工装置包括脉冲激光器(1)、偏振控制系统(2)、扫描振镜(4)、光圈(5)、聚焦透镜(6)、约束层(7)、单层纳米颗粒(8)、三维移动平台(10)和电脑控制系统(11)；所述脉冲激光器(1)、偏振控制系统(2)和扫描振镜(4)沿同一光轴中心依次排布；所述扫描振镜(4)正下方设有光圈(5)；所述光圈(5)正下方设有聚焦透镜(6)；所述聚焦透镜(6)正下方设有三维移动平台(10)；所述三维移动平台(10)上表面放置工件(9)；所述工件(9)上表面覆盖单层纳米颗粒(8)；所述单层纳米颗粒(8)上表面覆盖约束层(7)；所述脉冲激光器(1)、聚焦透镜(6)和三维移动平台(10)均和电脑控制系统(11)电连接；其特征在于，该激光加工方法包括如下步骤：S1：搭建好环形微孔的激光加工装置：调整脉冲激光器(1)、偏振控制系统(2)和扫描振镜(4)处于同一光轴中心；调整光圈(5)、聚焦透镜(6)、三维移动平台(10)至扫描振镜(4)的焦点处；将脉冲激光器(1)、聚焦透镜(6)、三维移动平台(10)和电脑控制系统(11)电连接；S2：预处理工件(9)表面：将单层纳米颗粒(8)配置成纳米颗粒悬浮液，并将纳米颗粒悬浮液沉积在工件(9)表面，得到表面已沉积完单层纳米颗粒的加工工件；S3：确定能量增强倍数A：根据工件(9)、脉冲激光器(1)和单层纳米颗粒(8)的特征参数，求解工件(9)表面的归一化激光能量分布，绘制出能量增强特征曲线；根据环形微孔的加工内径d或加工外径D确定出能量增强倍数A；S4：确定激光输出能量参数：根据步骤S3确定的能量增强倍数A，打开电脑控制系统(11)，设置脉冲激光器的输出能量密度J，J＝J0/A，其中J0为工件(9)损伤能量密度阈值；S5：调整光束偏振态和工件位置：调整偏振控制系统(2)，使得出射的激光束为圆偏振光；将步骤S2中所述表面已沉积完单层纳米颗粒的加工工件放置于三维移动平台(10)上；在单层纳米颗粒(8)上表面覆盖一层约束层(7)；S6：加工工件：电脑控制系统(11)输出激光，对工件表面进行加工，实现环形微孔的制作。