超快激光材料微孔加工与切割实验报告
机械42 张刘锋2014010494
一、实验目的
1）了解飞秒激光的基本特性
2）熟悉飞秒激光微孔加工的方法
3）了解飞秒激光在材料切割方面的优缺点
二、实验设备
1）飞秒激光器（脉冲50fs，波长800nm）及其光路
2）电控快门
3）光学显微镜
4）三位精密电控移动平台及控制系统
5）10mm*10mm*1mm的JGS2型石英玻璃片
6）100微米厚的不锈钢片
7）Olympus光学显微镜
三、微孔加工实验内容
1）打开激光器，用功率计测量出光口处激光的功率是否正常。
2）用吹嘴吹掉反射镜表面的灰尘，检查光路是否正确。
3）准备试样，并用压缩空气吹除试样表面灰尘，保证试样上下表面无附着物。
4）将石英玻璃放置在水辅助专用实验台上，再将其放置在三维移动台上，找好焦点位置，选取适当参数分别用水辅助与非水辅助方式加工微孔。
5）关掉快门，停止移动三维平台。
6）按照类似步骤进行不锈钢薄片切割实验，比较不同参数下实验结果；
7）实验完毕后关闭快门控制柜和三维移动平台控制系统，测量出光口激光的功率是否正常，关闭激光器。对实验中加工的微孔在显微镜下进行观测，讨论、总结不同工艺参数对微孔加工的影响。
四、实验数据整理
1、原始数据如下所示：
表1、实验原始数据记录表
图1、不锈钢激光功率和微孔直径关系图
图2、石英玻璃激光功率和微孔直径关系图
五、思考题
1）什么是超快激光？简述超快激光的特点
答：飞秒激光是指脉冲宽度在飞秒量级及以下的激光。飞秒激光具有极短的脉冲宽度、
极高的能量峰值和加工过程中强烈的非线性效应。飞秒激光加工时间短，热影响区小，加工质量高。可实现三维空间内任意形状的加工。
2）为何飞秒激光能够利用阈值效应进行加工
答：首先飞秒激光的波长较长，电子吸收单光子后不能够发生跃迁，但是飞秒激光脉冲宽度很短导致每个脉冲内含有大量的光子，这样就可以诱发材料的双光子吸收行为，这样就为飞秒激光利用阈值效应加工提供了可能。
3）列举激光实验安全注意事项
答: 1) 进激光室前必须佩戴 1 号防护眼镜，并换上专用拖鞋和防护服，同时摘
掉身上所有反光的东西（手表、项链、戒指、钥匙等）。出激光室前不
要摘下防护装置。
2) 未经实验负责人员同意，不要亲自操作激光平台上的任何设备。
3) 任何时候眼睛不要面对光束的传播方向（比如不要蹲下正对着激光观察
准直）。避免直视激光器出光口、反射镜等一切可能射出激光的位置。
4) 弯腰捡东西时，要背对着激光，起身时也要背对激光。
5) 实验过程中不可随意打开激光室的门，除非经实验负责人同意。
6) 所有人员不可坐下进行实验。
