[發明專利]基于時域整形飛秒激光誘導液體薄膜前向轉移的方法

在審

• 申請號: 202110379075.5
• 申請日: 2021-04-08
• 公開（公告）號: CN113085185A
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發明（設計）人: 姜瀾;郭奇彤;王素梅;王猛猛;許昭
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: B29C64/273
• 分類號: B29C64/273;B29C64/135;B29C64/153;B29C64/393;B33Y10/00;B33Y30/00;B33Y50/02
• 代理公司: 北京正陽理工知識產權代理事務所(普通合伙) 11639
• 代理人: 王民盛

1.基于時域整形飛秒激光誘導液體薄膜前向轉移的方法，其特征在于：首先對原始激光進行時域整形，整形成空間重合的兩束子脈沖，所述子脈沖燒蝕吸收層，誘導產生等離子體噴發和沖擊波的演化，最終誘導液體薄膜射流的形成和轉移；此過程中時域整形的飛秒激光對吸收層的燒蝕相比單脈沖產生了抑制效果，使得沖擊波的演化和后續射流的噴發變得更加溫和，最終拓寬了獲得穩定射流和良好轉移結果的能量范圍；其次，時間分辨成像系統提供對射流狀態最直接的監測；最后，兩個能實現相互運動的供受體提高了加工的靈活性。

2.實現如權利要求1所述方法的裝置，其特征在于：包括：飛秒激光加工子系統、脈沖時間整形器、側面成像子系統、頂端成像子系統、計算機控制系統、待加工樣品子系統和高精度三維平移臺；

所述飛秒激光加工子系統，包括飛秒激光器、第一光闌、半波片、格蘭泰勒棱鏡、電控快門、第二光闌、反射鏡和聚焦透鏡，飛秒激光器產生脈沖激光，沿上述裝置依次傳播；

所述飛秒激光時域整形器，用于對原始脈沖飛秒激光進行脈沖整形，將單個飛秒激光脈沖整形為間隔幾十飛秒到幾十皮秒的多個飛秒激光脈沖串；

所述側面成像子系統，包括高亮度LED光源、成像鏡筒和增強型電荷耦合器件(ICCD)；其中LED光源的亮度越高，所能實現的成像時間分辨率越高，但其強度不得超過增強型電荷耦合器件的承受能力；通過控制增強型電荷耦合器件在接收到來自激光器的觸發信號后的內部延時以及曝光時間，可分別控制側面成像的延時和時間分辨率，實現對轉移射流演化過程的時間分辨成像；

所述頂端成像子系統，用于實現加工過程中加工位置的監測，以及通過成像判斷吸收層位置是否位于加工的焦平面；

所述計算機控制系統，用于對飛秒激光脈沖觸發、電控快門開關、高精度三維平移臺運動、飛秒激光脈沖時間整形器、電荷耦合器件(CCD)及增強型電荷耦合器件(ICCD)成像的實時控制；

所述待加工樣品子系統，包括供體透明基底、吸收層薄膜、待轉移液體薄膜和受體基底；

所述高精度三維平移臺，包括第一高精度三維平移臺和第二高精度三維平移臺，分別用于供體基底和受體基底的高精度的三維運動；保證每次都在新的位置加工并保證吸收層表面始終處于加工的焦平面，同時實現供受體之間的相對運動，以便對受體上同一點的多次可控重復沉積加工；

飛秒激光加工子系統中的飛秒激光器、電控快門，與計算機控制系統相連；飛秒激光加工子系統產生的脈沖飛秒激光，傳播至飛秒激光時域整形器；飛秒激光脈沖時間整形器與計算機控制系統相連；飛秒激光經脈沖時間整形器后，沿光路向前傳播至吸收層表面；吸收層在照明光源照射下向上反射白光，進入電荷耦合器件實現對加工位置的實時監測；側面成像子系統中增強型電荷耦合器件(ICCD)與計算機控制系統及飛秒激光器相連；飛秒激光器在發射激光脈沖的同時會向外發出一個電信號，這個電信號連接至ICCD作為觸發信號；同時，LED發出的光照射至激光誘導轉移形成的射流后經鏡筒進入ICCD的感光器件。

3.如權利要求2所述裝置實現誘導液體薄膜前向轉移的方法，其特征在于：

步驟一、調節飛秒激光加工子系統光路準直，確定飛秒激光傳播方向；

步驟二、經過時域整形的脈沖整形器，將飛秒激光單脈沖整形為飛秒激光雙脈沖；

步驟三、調節頂端成像子系統，使激光聚焦焦點與成像焦點位置重合；

步驟四、調節供體基底和受體基底的位置，使吸收層位于激光加工的焦平面，并控制供受體的間距；

步驟五、調節三維平移臺位置，使吸收層位于激光加工的焦平面，對吸收層進行燒蝕并誘導轉移過程；

步驟六、高亮度LED燈提供照明光源，在增強型電荷耦合器件內成像，實現對轉移射流進行陰影成像，觀察射流的穩定性；

步驟七、根據步驟六內觀察到的射流穩定性狀態，調整如激光能量、雙脈沖延時等參數，直至獲得穩定收斂的射流，便可進行加工實驗；分別調整供體和受體的平移臺位置，實現靈活加工。