超快皮秒脉冲激光加工超疏水性微结构表面的装置及方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102581478A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102581478A(43)申请公布日2012.07.18(21)申请号201210018933.4(22)申请日2012.01.20(71)申请人哈尔滨工业大学地址150001黑龙江省哈尔滨市南岗区西大直街92号(72)发明人赵清亮姜涛于欣董志伟张珊珊(74)专利代理机构哈尔滨市松花江专利商标事务所23109代理人牟永林(51)Int.Cl.B23K26/00(2006.01)B23K26/04(2006.01)权利要求书权利要求书2页2页说明书说明书77页页附图附图33页(54)发明名称超快皮秒脉冲激光加工超疏水性微结构表面的装置及方法(57)摘要超快皮秒脉冲激光加工超疏水性微结构表面的装置及方法，属于功能性微结构表面的制备领域。为了解决现有功能性元件的加工工艺和加工技术存在的高投入和低产出的问题。本发明的装置包括超快皮秒脉冲激光源、光频隔离器、五个反射镜、旋转液晶偏振片、偏振分束器、两个束流收集器、半波片、聚焦透镜、倍频发生器LBO晶体、分色镜、控光装置、光束轮廓曲线仪、光束放大组件开普勒扩束镜、聚焦加工镜头、加工平台、显微成像CCD组件和控制系统，本发明所述的方法：将钢材料工件固定在加工平台Z向导轨带动表面上；调节光路；用探针对工件表面探测；通过加工平台X向和Y向导轨的运动带动工件运动。用于超疏水性微结构表面的制备。CN1025847ACN102581478A权利要求书1/2页1.超快皮秒脉冲激光加工超疏水性微结构表面的装置，其特征在于：它包括超快皮秒脉冲激光源(1)、光频隔离器(2)、第一反射镜(3-1)、第二反射镜(3-2)、第三反射镜(3-3)、第四反射镜(3-4)、第五反射镜(3-5)、旋转液晶偏振片(4)、偏振分束器(5)、第一束流收集器(6-1)、第二束流收集器(6-2)、半波片(7)、第一聚焦透镜(8)、倍频发生器LBO晶体(10)、分色镜(11)、控光装置(12)、光束轮廓曲线仪(13)、光束放大组件开普勒扩束镜(16)、聚焦加工镜头(17)、加工平台(19)、显微成像CCD组件(20)和控制系统(21)，超快皮秒脉冲激光源(1)发射的激光束经过内置的再生放大器放大后入射至光频隔离器(2)，通过光频隔离器(2)的光束由第一反射镜(3-1)进行反射，第一反射镜(3-1)的反射光束经旋转液晶偏振片(4)形成偏振光束，该偏振光束入射至偏振分束器(5)，经偏振分束器(5)的偏振分束，光束被分为两个部分，一部分被反射的反射光束被第一束流收集器(6-1)的光探测端接收，另一部分光束经半波片(7)入射至第一聚焦透镜(8)，该第一聚焦透镜(8)的出射光束入射至第二反射镜(3-2)进行反射，第二反射镜(3-2)的反射光束再经第三反射镜(3-3)反射后，入射至倍频发生器LBO晶体(10)，光束经倍频发生器LBO晶体(10)变换波长后，波长由1064nm变为532nm，变换波长后的光束入射至分色镜(11)，混杂在波长532nm光束中的1064nm的光束经分色镜(11)反射后，反射光束被第二束流收集器(6-2)的光探测端接收，而波长为532nm的光束经分色镜(11)入射至控光装置(12)，控光装置(12)的出射光束入射至第四反射镜(3-4)，经第四反射镜(3-4)反射的反射光束经光束放大组件开普勒扩束镜(16)扩束后入射至第五反射镜(3-5)，经第四反射镜(3-4)透射的少量透射余光被光束轮廓曲线仪(13)的光探测端接收，被光束放大组件开普勒扩束镜(16)扩束的光束经第五反射镜(3-5)入射至聚焦加工镜头(17)，经过聚焦加工镜头(17)聚焦的光束用于对固定在加工平台(19)上的工件(18)进行加工；从工件(18)反射回来的少量余光被显微成像CCD组件(20)的光接收端接收，所述显微成像CCD组件(20)用于对工件(18)的加工过程进行在线监测，显微成像CCD组件(20)的控制信号输入输出端连接控制系统(21)的控制信号输出输入端。2.根据权利要求1所述的超快皮秒脉冲激光加工超疏水性微结构表面的装置，其特征在于：所述光束放大组件开普勒扩束镜(16)由第二聚焦透镜(14)和第三聚焦透镜(15)组成，经第四反射镜(3-4)反射的反射光束经第二聚焦透镜(14)和第三聚焦透镜(15)扩束后入射至第五反射镜(3-5)。3.根据权利要求2所述的超快皮秒脉冲激光加工超疏水性微结构表面的装置，其特征在于：所述第二聚焦透镜(14)的焦距为40mm，第三聚焦透镜(15)的焦距为100mm，第二聚焦透镜(14)和第三聚焦透镜(15)的中心距离为140mm。4.根据权利要求1、2或3所述的超快皮秒脉冲激光加工超疏水性微结构表面的装置，其特征在于：