[發明專利]一種飛秒激光薄膜微群孔制造方法

有效

• 申請號: 201810130219.1
• 申請日: 2018-02-08
• 公開（公告）號: CN108326451B
• 公開（公告）日: 2019-05-03
• 發明（設計）人: 李明
• 申請（專利權）人: 中國科學院西安光學精密機械研究所
• 主分類號: B81C1/00
• 分類號: B81C1/00;B23K26/70;B23K26/06;B23K26/067
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本發明提出了一種飛秒激光薄膜微群孔運動旋切式制造方法，在對薄膜，尤其是熱控薄膜加熱時，提供一對射式激光定位傳感器，在熱控薄膜上沖擊出一排基準孔，以上述基準孔為引導孔，通過上述傳感器輸出的信號傳遞給控制單元控制薄膜打孔位置，聚焦鏡和反射鏡在直線電機驅動下沿所述熱控薄膜寬幅方向往復平移運動，當定位于熱控薄膜邊緣第一孔位后，飛秒激光開啟，激光束經由振鏡形成掃描光束，所述掃描光束經過所述反射鏡到達所述聚焦鏡，經聚焦鏡聚焦后照射至所述熱控薄膜，由上述振鏡旋轉作用形成所述激光束旋切沖孔，超快激光單光子照射至所述熱控薄膜表面后，直接將碳碳鍵和碳氮鍵通過光化學作用分解。

技術領域

本發明屬于先進激光制造領域，涉及一種環地球衛星軌道有效載荷裝置的熱控薄膜群孔制造方法。該方法使用振鏡、反射鏡、聚焦鏡等模塊，通過超快激光單光子能量直接將碳碳鍵和碳氮鍵分解的光化學作用，在產生極少數熱能的條件下，對熱控薄膜進行打孔制造，具有運動旋切式群孔制造方法、振鏡群孔制造方法以及固定式陣列旋切式群孔制造方法，且可以在三種方法之間進行切換。

背景技術

20世紀60年代出現一種新型光源，具有單色性好、方向性好、相干性好、能量集中等特點。飛秒光脈沖是指持續時間為10^-12s-10^-15s的激光脈沖，這種激光脈沖具有極高的峰值功率，很寬的光譜寬度和極短的激光發射時間的特點。飛秒激光以其獨特的超短持續時間和超強峰值功率開創了材料超精細、低損傷和空間三維加工處理的新領域，而且應用越來越廣。根據飛秒激光超短和超強的特點，大體上可以將應用研究領域分成超快瞬態現象的研究和超強現象的研究。它們都是隨著激光脈沖寬度的縮短和脈沖能量的增加而不斷的得以深入和發展。飛秒脈沖激光的最直接應用是人們利用它作為光源，形成多種時間分辨光譜技術和泵浦/探測技術。它的發展直接帶動物理、化學、生物、材料與信息科學的研究進入微觀超快過程領域，并開創了一些全新的研究領域，如飛秒化學、量子控制化學、半導體相干光譜等。飛秒脈沖激光與納米顯微術的結合，使人們可以研究半導體的納米結構(量子線、量子點和納米晶體)中的載流子動力學。在生物學方面，人們正在利用飛秒激光技術所提供的差異吸收光譜、泵浦/探測技術，研究光合作用反應中心的傳能、轉能與電荷分離過程。超短脈沖激光還被應用于信息的傳輸、處理與存貯方面。

第一臺利用啁啾脈沖放大技術實現的臺式太瓦激光的成功運轉始于1988年，這一成果標志著在實驗室內飛秒超強及超高強光物理研究的開始。在這一領域研究中，由于超短激光場的作用已相當于或者大大超過原子中電子所受到的束縛場，微擾論已不能成立，新的理論處理有待于發展。在1020W/cm²的光強下，可以實現模擬天體物理現象的研究。1019-1021W/cm²的超高強激光產生的熱電子(200KeV)。飛秒激光的另一個重要的應用就是微精細加工。通常，按激光脈沖標準來說，持續時間大于10皮秒(相當于熱傳導時間)的激光脈沖屬于長脈沖，用它來加工材料，由于熱效應使周圍材料發生變化，從而影響加工精度。而脈沖寬度只有幾千萬億分之一秒的飛秒激光脈沖則擁有獨特的材料加工特性，如加工孔徑的熔融區很小或者沒有；可以實現多種材料，如金屬、半導體、透明材料內部甚至生物組織等的微機械加工、雕刻；加工區域可以小于聚焦尺寸，突破衍射極限等等。一些汽車制造廠和重型設備加工廠目前正研究用飛秒激光加工更好的發動機噴油嘴。使用超短脈沖激光，可在金屬上打出幾百納米寬的小孔。在最近于奧蘭多舉行的美國光學學會會議上，IBM公司的海特說，IBM已將一種飛秒激光系統用于大規模集成電路芯片的光刻工藝中。用飛秒激光進行切割，幾乎沒有熱傳遞。美國勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室的研究人員發現，這種激光束能安全地切割高爆炸藥。該實驗室的洛斯克說：“飛秒激光有希望作為一種冷處理工具，用于拆除退役的火箭、火炮炮彈及其他武器。”