论文部分内容阅读
飞秒激光能够利用超高速的速度将能量集中在一个限定的区域，这样就能够实现对材料的冷加工。目前，在材料微加工中，对飞秒激光的应用已经变得十分广泛，其在加工的过程中不会产生冲击波，这样就有效的避免了加工过程对材料造成的损伤，极大的提高了材料加工的质量。因此，飞秒激光技术已经在材料微加工中得到了广泛的应用，笔者对这项技术的应用进行了必要分析。
【关键词】材料微加工；飞速激光；应用
上个世纪中期，激光器应运而生，激光器的产生，使得人们越来越关注对激光的应用。在材料加工中使用激光，能够利用激光的特性完成加工过程，这样不仅有效的满足了材料加工的各项需求，还使得激光技术越来越得到人们的认可。随着激光技术的不斷发展与成长，飞秒激光也被广泛的应用在材料微加工当中，这种技术在未来也拥有广阔的应用前景。
1 飞秒激光技术的加工原理
飞秒激光加工中，材料能够得到必要的调整和修复，飞秒加工能够收到良好的加工效果。在利用飞秒激光技术来对材料进行加工时，材料中的电子能够获得来自激光中的能力，并在一定区域内进行聚积和作用，这样就使得这个区域内的温度有了显著的上升，并使得区域内的温度超过了材料融化的温度值，这样就使得材料和物质处在了一种高温状态下。在这个过程中，材料中的电子会不断的发生膨胀，使得作用区域内部的材料等离子去除，这就有效的完成了飞秒激光对材料的加工。
2 飞秒激光进行材料微加工的主要特征
2.1 飞秒激光加工材料具有广泛性
飞秒激光对材料进行微加工的整个过程中起脉冲的超高峰值都保证了材料对激光的多光子吸收。在这个过程中，进行的不是共振方式的吸收，而是提高了飞秒激光的强度。多光子吸收的整个过程对材料中的原子的特性都造成了重要的影响，这与材料中的电子的浓度都有着非常密切的联系。所以，在进行飞秒激光微加工时，其加工材料是具有广泛性的，这样才能够对材料进行精细的加工与修复，也才能够完成对整体材料的有效加工。
2.2 飞秒激光微加工的精确性
在对材料进行飞秒激光微加工的过程中，其能够在较短的时间内对材料进行有效的作用，这样就能够有效的扩散激光加工的影响。使得作用区域的温度有一个明显的下降趋势，在这个过程中，材料的温度能够恢复到激光微加工作用之前，这样就减少了加工过程中对周围材料造成的严重影响，有效的避免了对材料造成的损伤，这样的加工过程的精准性有了很大程度的提高，也是严格意义上的“冷加工”。
2.3 飞秒激光微加工过程中的能量损耗比较低
在进行飞秒微加工的过程中，这种加工方式的时间比较短，在整个加工的过程中，材料中的能力有了高度的集中，这样飞秒激光加工就能够将脉冲能量控制在一定范围内，这样就大大降低了加工过程中的能量消耗，节约了大量的能量。
3 材料微加工中飞秒激光的应用分析
由于飞秒激光加工具有独特性，且能够持续较长的时间，也不会对加工材料造成损伤，所以，飞秒微加工已经被广泛的应用在对材料的加工过程中，笔者将材料微加工中对飞秒激光加工的应用进行了如下分析：
3.1 飞秒激光在金属材料加工中的应用
在对金属材料进行加工的过程中，由于长脉冲激光有机枪的热扩散性，会使得激光辐照的区域出现大范围的飞溅现象，这样就使得加工的边缘不够清晰，也在一定程度上降低了加工工作的精确度。在这个过程中，激光微加工的范围也会逐渐缩小，不会再出现凝固的痕迹，提高了飞秒激光微加工的精度，使得金属材料得到了有效的微加工，也使得加工出来的零件的精密性有了显著的增强，零件精密性的增强，能够使设备制造会使用到高质量的零件，也就促进了制造业的有效发展。
3.2 薄膜材料加工中对飞秒激光技术的应用
在进行薄膜加工的过程中，经常使用到的技术是光掩膜微电子制造技术，但是这样技术的成本是非常高的，对光掩膜的制备也是非常复杂的，需要经过多部工艺进行植被，并需要对存在的缺陷进行修改和弥补。在对薄膜材料进行加工的过程中，需要遵循一定的原则：不能对衬底的材料造成损伤，也不能对薄膜周围的区域造成影响，进而影响到薄膜的质量，同时，也不能对薄膜的衬底的透明性造成影响，在加工的过程中，还应该将最小尺度的缺陷进行去除，因此，薄膜材料的加工实际上是比较复杂的。采用飞秒激光技术对薄膜材料进行加工，能够利用其自身的最小尺度和最小热度，来降低对薄膜材料衬底层造成的影响，这样就为薄膜材料的微加工提供了充足的条件。
3.3 透明材料微加工中对飞秒激光技术的应用
透明材料加工的过程中，可能会对材料造成损伤和裂纹，这也是透明材料加工过程中的一个重要的难题。利用飞秒激光材料对透明材料进行加工，其热影响区域比较小，这样就能够将其更好的应用在加工过程中，也能够避免对这些透明材料造成严重的损伤；使用这种加工技术加工出来的透明材料，其边缘比较清晰，也没有熔化和飞溅的痕迹。
3.4 高分子材料加工对飞秒激光技术的应用
高分子材料在加工的过程中，很容易对周围的材料造成损伤，这样就会降低材料的性能。使用飞秒激光技术进行加工，会使得加工的热影响有效的降低，也会避免对周围材料造成损伤，且不会降低材料的性能。所以，利用飞秒激光技术来加工高分子材料也能收到一定的效果。
4 结语
总而言之，随着激光技术的不断发展和成熟，材料微加工中已经将飞秒激光技术逐渐广泛的应用其中。这样不仅避免对材料本身造成损伤，也能够提高材料加工的性能，并将这些材料广泛的应用在电子、生物和医学等诸多领域中。
参考文献
[1]王钦鑫.整形飞秒激光精密微加工技术研究[D].长春：吉林大学，2016.
[2]贾曰辰.介电晶体通道光波导的制备及其激光与二次谐波产生[D].济南：山东大学，2015.
[3]高胜淼.飞秒激光制备硅基微结构的研究[D].曲阜：曲阜师范大学，2014.
[4]周广福.基于飞秒激光的光纤微加工基础研究[D].武汉：武汉理工大学，2013.
[5]李毅.高重复频率飞秒激光微纳加工中热效应的研究及应用[D].天津：天津大学，2012.
作者简介
周国栋（1995-），男，四川省宜宾市人。现为邵阳学院2014级物理专业就读大学本科学生。
作者单位
邵阳学院 湖南省邵阳市 422000
【关键词】材料微加工；飞速激光；应用
上个世纪中期，激光器应运而生，激光器的产生，使得人们越来越关注对激光的应用。在材料加工中使用激光，能够利用激光的特性完成加工过程，这样不仅有效的满足了材料加工的各项需求，还使得激光技术越来越得到人们的认可。随着激光技术的不斷发展与成长，飞秒激光也被广泛的应用在材料微加工当中，这种技术在未来也拥有广阔的应用前景。
1 飞秒激光技术的加工原理
飞秒激光加工中，材料能够得到必要的调整和修复，飞秒加工能够收到良好的加工效果。在利用飞秒激光技术来对材料进行加工时，材料中的电子能够获得来自激光中的能力，并在一定区域内进行聚积和作用，这样就使得这个区域内的温度有了显著的上升，并使得区域内的温度超过了材料融化的温度值，这样就使得材料和物质处在了一种高温状态下。在这个过程中，材料中的电子会不断的发生膨胀，使得作用区域内部的材料等离子去除，这就有效的完成了飞秒激光对材料的加工。
2 飞秒激光进行材料微加工的主要特征
2.1 飞秒激光加工材料具有广泛性
飞秒激光对材料进行微加工的整个过程中起脉冲的超高峰值都保证了材料对激光的多光子吸收。在这个过程中，进行的不是共振方式的吸收，而是提高了飞秒激光的强度。多光子吸收的整个过程对材料中的原子的特性都造成了重要的影响，这与材料中的电子的浓度都有着非常密切的联系。所以，在进行飞秒激光微加工时，其加工材料是具有广泛性的，这样才能够对材料进行精细的加工与修复，也才能够完成对整体材料的有效加工。
2.2 飞秒激光微加工的精确性
在对材料进行飞秒激光微加工的过程中，其能够在较短的时间内对材料进行有效的作用，这样就能够有效的扩散激光加工的影响。使得作用区域的温度有一个明显的下降趋势，在这个过程中，材料的温度能够恢复到激光微加工作用之前，这样就减少了加工过程中对周围材料造成的严重影响，有效的避免了对材料造成的损伤，这样的加工过程的精准性有了很大程度的提高，也是严格意义上的“冷加工”。
2.3 飞秒激光微加工过程中的能量损耗比较低
在进行飞秒微加工的过程中，这种加工方式的时间比较短，在整个加工的过程中，材料中的能力有了高度的集中，这样飞秒激光加工就能够将脉冲能量控制在一定范围内，这样就大大降低了加工过程中的能量消耗，节约了大量的能量。
3 材料微加工中飞秒激光的应用分析
由于飞秒激光加工具有独特性，且能够持续较长的时间，也不会对加工材料造成损伤，所以，飞秒微加工已经被广泛的应用在对材料的加工过程中，笔者将材料微加工中对飞秒激光加工的应用进行了如下分析：
3.1 飞秒激光在金属材料加工中的应用
在对金属材料进行加工的过程中，由于长脉冲激光有机枪的热扩散性，会使得激光辐照的区域出现大范围的飞溅现象，这样就使得加工的边缘不够清晰，也在一定程度上降低了加工工作的精确度。在这个过程中，激光微加工的范围也会逐渐缩小，不会再出现凝固的痕迹，提高了飞秒激光微加工的精度，使得金属材料得到了有效的微加工，也使得加工出来的零件的精密性有了显著的增强，零件精密性的增强，能够使设备制造会使用到高质量的零件，也就促进了制造业的有效发展。
3.2 薄膜材料加工中对飞秒激光技术的应用
在进行薄膜加工的过程中，经常使用到的技术是光掩膜微电子制造技术，但是这样技术的成本是非常高的，对光掩膜的制备也是非常复杂的，需要经过多部工艺进行植被，并需要对存在的缺陷进行修改和弥补。在对薄膜材料进行加工的过程中，需要遵循一定的原则：不能对衬底的材料造成损伤，也不能对薄膜周围的区域造成影响，进而影响到薄膜的质量，同时，也不能对薄膜的衬底的透明性造成影响，在加工的过程中，还应该将最小尺度的缺陷进行去除，因此，薄膜材料的加工实际上是比较复杂的。采用飞秒激光技术对薄膜材料进行加工，能够利用其自身的最小尺度和最小热度，来降低对薄膜材料衬底层造成的影响，这样就为薄膜材料的微加工提供了充足的条件。
3.3 透明材料微加工中对飞秒激光技术的应用
透明材料加工的过程中，可能会对材料造成损伤和裂纹，这也是透明材料加工过程中的一个重要的难题。利用飞秒激光材料对透明材料进行加工，其热影响区域比较小，这样就能够将其更好的应用在加工过程中，也能够避免对这些透明材料造成严重的损伤；使用这种加工技术加工出来的透明材料，其边缘比较清晰，也没有熔化和飞溅的痕迹。
3.4 高分子材料加工对飞秒激光技术的应用
高分子材料在加工的过程中，很容易对周围的材料造成损伤，这样就会降低材料的性能。使用飞秒激光技术进行加工，会使得加工的热影响有效的降低，也会避免对周围材料造成损伤，且不会降低材料的性能。所以，利用飞秒激光技术来加工高分子材料也能收到一定的效果。
4 结语
总而言之，随着激光技术的不断发展和成熟，材料微加工中已经将飞秒激光技术逐渐广泛的应用其中。这样不仅避免对材料本身造成损伤，也能够提高材料加工的性能，并将这些材料广泛的应用在电子、生物和医学等诸多领域中。
参考文献
[1]王钦鑫.整形飞秒激光精密微加工技术研究[D].长春：吉林大学，2016.
[2]贾曰辰.介电晶体通道光波导的制备及其激光与二次谐波产生[D].济南：山东大学，2015.
[3]高胜淼.飞秒激光制备硅基微结构的研究[D].曲阜：曲阜师范大学，2014.
[4]周广福.基于飞秒激光的光纤微加工基础研究[D].武汉：武汉理工大学，2013.
[5]李毅.高重复频率飞秒激光微纳加工中热效应的研究及应用[D].天津：天津大学，2012.
作者简介
周国栋（1995-），男，四川省宜宾市人。现为邵阳学院2014级物理专业就读大学本科学生。
作者单位
邵阳学院 湖南省邵阳市 422000