飞秒激光加工平台

项目汇报毕业设计题目：飞秒激光深孔加工理论与系统设计汇报人：王继刚1234课题的研究背景及其目的意义飞秒激光加工系统及优点双温方程、有限元法飞秒激光深孔加工平台设计汇报内容1课题的研究背景深孔加工，特别是微小深孔的加工是现代机械加工领域研究的重要内容，不论从装备品的发展还是深孔加工技术的现有水平来看，深孔加工技术都尚处于新兴发展阶段。1960年美国物理学家TheodoreMaiman研制出了世界上第一束人造激光，自此激光技术得到了迅速发展，激光加工技术了得到了广泛的发展。1995年以来飞秒激光作为一种新兴激光开始应用于材料加工，飞秒激光打孔技术也逐渐开始发展，但是当前飞秒激光打孔技术还没有应用于深孔加工，因此，利用飞秒激光进行深孔加工具有很大的研究价值和意义。本设计对一维双温方程进行合理约化，采用有限元法，通过数值模拟分析对材料表面烧蚀温度场进行一维数值模拟，在此基础上研究了飞秒激光深孔加工的理论，并将2自由度微定位平台应用到飞秒激光加工系统中，设计出一种全新的飞秒激光深孔加工系统课题的研究目的：1分色镜驱动器计算机飞秒激光器聚焦物镜X-Y-Z工作台Lamp检测器线偏振滤光镜光闸控制光束整形控制衰减片CCD显微镜

四分之一波片2飞秒激光加工系统

1．飞秒激光加工的材料组织中没有熔融区,没有重铸层,不会产生微裂纹。这是飞秒加工的独特之处。避免了热熔化的存在,实现了相对意义上的“冷”加工,大大减弱和消除了传统加工中热效应带来的诸多负面影响。2．飞秒激光加工精度高,不受光衍射极限的限制,具有相当高的空间分辨性。3．飞秒激光加工对材料没有限制性,可以对任何材料进行精细加工、修复和处理。4．飞秒激光加工需要的脉冲能量阀值非常低,一般只有毫焦耳量级,这就决定了加工能量的低耗性。5．加工过程不产生导致结构损坏的冲击波,不损坏临界的结构组织。2飞秒激光加工的优点3双温方程一维双温方程：其中，S(x,t)代表源项：S(x,t)＝I(t)Aαexp(-αx)；x代表光传输方向，与材料表面相垂直，A＝1－R与α代表材料表面穿透率与吸收系数；I(t)代表光强代表电子和晶格的比热为电子和晶格的温度有限元法

基本思想：把计算域划分为有限个互不重叠的单元，在每个单元内，选择一些合适的节点作为求解函数的插值点，将微分方程中的变量改写成由各变量或其导数的节点值与所选用的插值函数组成的线性表达式，借助于变分原理或加权余量法，将微分方程离散求解3有限差分法与有限元法的区别有限差分法：直观、理论成熟、精度可选。缺点在于对不规则区域处理繁琐，并且对区域的连续性等要求较严格。有限元法：适于处理复杂区域，精度可选。缺点在于内存和计算量巨大。本论文选取有限元法对双温方程进行约化采用有限元法约化后的双温方程：【注】这里是矩阵不是电子和晶格的温度，A为三对角矩阵，b为一阶矩阵4飞秒激光加工系统设计飞秒激光加工系统主要包括飞秒激光器、导光系统、加工平台（含微动平台）、控制系统及检测系统。飞秒激光加工平台总体设计主要组成部分飞秒激光器系统系统集成了飞秒种源、二极管直接泵浦、放大器、电源控制系统、制冷等。重要参数：中心波长：1030±10nm；重复频率：1-500KHz，可调；脉冲宽度：300fs；最大脉冲能量:>30μJ@100kHz；平均功率：>3W；能量稳定性：<1.0%RMS（8小时）；光斑：3-4mm@1/e2；空间模式：TEM00（M2<1.3）；下一步计划：使用matlab分析作出飞秒激光与材料相互作用模拟曲线；飞秒激光深孔加工工艺研究；谢谢！人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；