[發明專利]基于連續-重頻脈沖激光的激光輻照加強方法及系統

在審

• 申請號: 202111101964.1
• 申請日: 2021-09-18
• 公開（公告）號: CN113732486A
• 公開（公告）日: 2021-12-03
• 發明（設計）人: 袁孝;張翔;高帆;熊寶星
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: B23K26/0622
• 分類號: B23K26/0622;B23K26/36
• 代理公司: 蘇州市中南偉業知識產權代理事務所(普通合伙) 32257
• 代理人: 吳竹慧

本發明涉及一種基于連續?重頻脈沖激光的激光輻照加強方法及系統，包括以下步驟：構建連續?重頻脈沖組合激光，所述連續?重頻脈沖組合激光包括連續激光和脈沖激光；使用連續?重頻脈沖組合激光對待加工物質進行輻照處理。其能夠達到快速損傷物體表面的效果，工作效率高，效果好。

技術領域

本發明涉及激光輻照技術領域，尤其是指一種基于連續-重頻脈沖激光的激光輻照加強方法及系統。

背景技術

物質在激光的輻照作用下，激光能量被物質所吸收，物質表面溫度將不斷升高，隨著輻照強度和作用時間的不斷增加，材料開始發生相變甚至是被電離，該作用過程中所產生的溫度及燒蝕形貌的動態變化規律，是激光與物質相互作用研究的重點關注問題之一。針對材料作用物質吸收、形態變化以及損傷效果的研究，將對激光加工、激光軍事應用等領域的發展有著重要意義。激光按照其工作方式可分為連續激光、長脈沖激光和短脈沖激光，其與物質作用的機理也有一定的差異。當連續激光和長脈沖激光輻照物質表面時，激光主要作為熱源，作用在物質上主要表現為能量積累，表現出“熱”作用，主要以光-熱燒蝕作用為主；當脈沖激光輻照物質表面時，物質表面在短時間內吸收大量激光能量，引起物質溫度升高、熔融、氣化和噴濺等現象，物質表面和向外噴濺物質變為物質蒸汽并繼續吸收能量，在數個皮秒到幾個納秒時間內，通過多光子雪崩電離產生光學擊穿，使得區域內得物質蒸汽溫度進一步提高，電離度也提高，進而形成高溫高壓得等離子體，等離子體繼續吸收后續激光能量，并使得能量在聚焦區域內迅速累積，從而導致高溫高壓的等離子體以超音速向外膨脹，形成高壓波陣面從而破壞物質表面，以光-電損傷效應為主。

但上述激光在輻照物質表面時仍存在作用損傷效果差等技術問題。對于連續激光和長脈沖激光，其峰值功率不足，整個作用過程主要以加熱物質為主，對物質損傷效果較差；脈沖激光雖然峰值功率極高，容易造成物質表面初始損傷，但是產生大量的等離子體會吸收后續激光，造成激光無法持續作用物質表面，造成物質進一步損傷效果變差。

發明內容

為此，本發明所要解決的技術問題在于克服現有技術中激光在輻照物質表面時仍存在作用損傷效果差的技術問題。

為解決上述技術問題，本發明提供了一種基于連續-重頻脈沖激光的激光輻照加強方法，包括以下步驟：

構建連續-重頻脈沖組合激光，所述連續-重頻脈沖組合激光包括連續激光和脈沖激光；

使用連續-重頻脈沖組合激光對待加工物質進行輻照處理。

作為優選的，所述脈沖激光為短脈沖尖峰激光。

作為優選的，所述連續激光和脈沖激光為相同波長。

作為優選的，所述連續激光和脈沖激光為不相同波長。

作為優選的，所述連續激光和脈沖激光通過空間合束的方法疊加獲得。

作為優選的，所述連續-重頻脈沖組合激光在紫外波段、可見光波段或紅外波段。

作為優選的，所述連續激光和脈沖激光的光斑尺寸一致。

本發明公開了一種基于連續-重頻脈沖激光的激光輻照加強系統，包括：

連續激光產生模塊，所述連續激光產生模塊用于產生連續激光；

脈沖激光產生模塊，所述脈沖激光產生模塊用于產生脈沖激光；

空間合束模塊，所述空間合束模塊將所述連續激光和所述脈沖激光合束，獲得連續-重頻脈沖組合激光；

輻照模塊，所述輻照模塊將所述連續-重頻脈沖組合激光輻照在待加工物體上。

作為優選的，所述連續激光的功率為數百瓦級；所述脈沖激光的周期為納秒級。

一種如上述的基于連續-重頻脈沖激光的激光輻照加強系統的應用。