论文题目：飞秒激光高质量高深径比微孔加工机理及其在线观测
飞秒激光微加工_激光精密加工领域的新前沿
文章编号:0258-7025(2007)05-0595-28综述 飞秒激光微加工:激光精密加工领域的新前沿何 飞,程 亚(中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室,上海201800)摘要 飞秒激光微加工技术具有加工精度高、热效应小、损伤阈值低以及能够实现真正的三维微结构加工等优点,这些特性是传统的激光加工技术所无法取代的。
首先回顾了激光微加工和超短脉冲激光技术的发展历史,然后介绍超短脉冲激光与金属和介质材料相互作用的机制,接着阐述了飞秒激光直写、干涉和投影制备等各种加工方法的原理,重点讨论飞秒激光在三维光子器件集成、微流体芯片制备及其在生化传感方面的应用等,最后展望了飞秒激光微加工领域所面临的机遇和挑战,指出了未来的研究方向。
关键词 超快光学;飞秒激光;光与物质相互作用;微加工;集成光学;双光子聚合;微流体;纳米颗粒中图分类号 T N 249 文献标识码 AFemtosecond Laser Micromachining :Frontier in Laser Precision MicromachiningHE Fei ,C HENG Ya(State K ey L aboratory o f High Field L aser Phy sics ,S hanghai Institute of Optics and Fine Mechanics ,T he Chinese Academy of S ciences ,Shanghai 201800,China )A bstract Femtoseond laser micromachining enables fabrica tion o f true th ree -dimensional (3D )micro struc ture s with high precisio n and low heat effect and damage thresho ld ,sho wing unique adv antag es ov er the tr aditional lase r micro machining techno lo gy .We fir st review the histories of la ser micro processing and ultra -sho r t pulse lase r technology ,and then o utline the mechanisms of the inter actions o f ultra -sho r t la ser pulse w ith metals and transpar ent media .N ex t ,w e introduce sev eral majo r technical appr oache s in the field o f femto second lase r micro machining such as femto second laser direct w riting ,multi -beam inter ference and pro jectio n patterning ,as w ell as their applications in fabricatio n of 3D integ ra ted o ptical device s ,micr ofluidic chips ,and chemical and bio lo gical sensor s ,etc .Lastly ,w e highligh t the oppor tunities and challeng es in the field ,and sugg est some direc tions fo r the future resea rch .Key words ultrafast optics ;femtosecond laser ;light -mat te r interactio n ;micromachining ;integ rated o ptics ,two pho to n po lyme rizatio n ;micro fluidics ;nano pa rticles 收稿日期:2007-03-30;收到修改稿日期:2007-04-24 作者简介:何 飞(1984—),男,湖北人,硕士研究生,主要从事飞秒激光材料微加工方面的研究。
飞秒激光微加工技术研究及其应用
飞秒激光微加工技术研究及其应用随着科技的日益发展，飞秒激光微加工技术也越来越受到人们的关注。
这种技术利用飞秒激光的短脉冲和高能量密度，对材料进行微加工和微加工制造。
本文将介绍飞秒激光微加工技术的研究和应用，以及对未来的展望。
一、飞秒激光微加工技术研究飞秒激光微加工技术是一种先进的加工技术，其主要原理是通过高速的飞秒脉冲激光照射在材料表面，产生局部熔化和蒸发的现象，从而实现微加工和微加工制造。
这种技术所使用的激光脉冲时间非常短，只有几百飞秒，从而可以大大减少加工产生的热量和机械压力。
飞秒激光微加工技术的研究主要涉及到激光源的开发、加工机器的设计和开发、加工过程控制技术等方面。
激光源是飞秒激光微加工技术的核心，目前主要有铝镓镓砷（AlGaAs）、纳米抽运钛宝石（Nd:YAG）、纳米纤维激光（NFL）等类型的激光源被广泛应用于该技术领域。
此外，加工机器的设计和开发也是该技术研究的重点之一，通过优化机器结构、改进系统控制，可以提高加工的精度和效率。
二、飞秒激光微加工技术应用飞秒激光微加工技术具有高精度、高效率、高品质的特点，被广泛应用于制造、信息、能源、生命科学等领域。
以下将结合实际应用案例，介绍飞秒激光微加工技术的具体应用。
1. 精密制造精密制造是飞秒激光微加工技术的主要应用领域之一。
该技术可以用于制造微型零部件、微型机械、模具等产品。
例如，飞秒激光微加工技术可以制造微型LED芯片，利用飞秒激光脉冲加工出微结构，提高LED的光转换效率。
此外，在MEMS和MOEMS等领域，飞秒激光微加工技术也被广泛应用。
2. 信息技术飞秒激光微加工技术在信息技术领域中的应用主要涉及到光存储和光通信技术。
利用飞秒激光微加工技术可以制造出高分辨率的光栅和微孔阵列，作为信息记录介质，实现超高容量的光存储；同时也可以制造出高品质的光通信设备，实现高速、高容量、低损耗的光通信。
3. 能源科学飞秒激光微加工技术在能源科学领域中的应用主要涉及到纳米材料的制造和太阳能电池的研究。
《飞秒激光在石英玻璃上的微结构加工技术研究》
《飞秒激光在石英玻璃上的微结构加工技术研究》一、引言随着科技的发展，激光技术逐渐在工业制造、医学、光学等各个领域发挥着越来越重要的作用。
在众多激光技术中，飞秒激光以其独特的优势，如高精度、高效率、低损伤等，在微纳加工领域具有广泛应用。
特别是在石英玻璃的微结构加工中，飞秒激光更是表现出强大的优势。
本文将详细探讨飞秒激光在石英玻璃上的微结构加工技术，以期为相关领域的研究和应用提供参考。
二、飞秒激光的基本原理及特点飞秒激光是一种以脉冲形式输出的激光，其脉冲宽度在飞秒级别（1飞秒等于1e-15秒）。
由于其极短的脉冲时间，使得其在材料加工中具有独特的优势。
首先，飞秒激光具有高能量密度的特点，可以在极短的时间内将能量集中在一个极小的区域内，从而在材料表面产生精确的微结构。
其次，飞秒激光加工过程中产生的热影响区较小，可以减少对周围材料的热损伤。
此外，飞秒激光还具有高度的灵活性和可控性，能够满足复杂微结构加工的需求。
三、石英玻璃及其微结构加工石英玻璃是一种由二氧化硅（SiO2）组成的玻璃材料，具有优良的物理和化学稳定性。
然而，由于其硬度高、脆性大等特点，传统的加工方法往往难以实现对其微结构的精确加工。
而飞秒激光由于其高精度、低损伤的特点，成为石英玻璃微结构加工的理想选择。
四、飞秒激光在石英玻璃上的微结构加工技术飞秒激光在石英玻璃上的微结构加工技术主要包括以下步骤：首先，利用高精度的光路系统和计算机控制技术，将飞秒激光束聚焦到石英玻璃表面；其次，通过控制激光的能量密度和扫描速度等参数，实现不同深度的微结构加工；最后，通过后续的抛光和清洗等工艺，得到满足要求的微结构表面。
在具体实施过程中，需要关注以下几个关键因素：一是激光参数的选择和优化，包括激光能量、脉冲宽度、重复频率等；二是加工过程的控制技术，如光路稳定性、加工速度等；三是加工后的表面处理技术，如抛光、清洗等。
这些因素都会对最终的加工结果产生重要影响。
五、实验研究及结果分析本部分通过实验研究飞秒激光在石英玻璃上的微结构加工过程。
飞秒激光在材料加工中的微观机理研究
飞秒激光在材料加工中的微观机理研究引言：随着科学技术的迅猛发展，材料加工领域涌现出了各种各样的先进技术。
其中，飞秒激光技术作为一种新兴的材料加工方法，因其出色的性能和广泛应用而备受瞩目。
飞秒激光以其独特的能量密度和微观加工效果，成为了研究人员们的关注焦点。
本文将探讨飞秒激光在材料加工中的微观机理研究，以及其对应的应用领域。
一、飞秒激光技术的概述飞秒激光技术是一种以极短脉冲激光为源的材料加工方法。
与传统的毫秒甚至微秒激光相比，飞秒激光具有更高的功率密度和更短的脉冲宽度。
这种短脉冲的特性使得飞秒激光可以在非常短的时间内向材料施加极高的能量密度，形成极高的局部温度和压力。
这使得飞秒激光在材料的微观结构和性能调控方面具有巨大的潜力。
二、飞秒激光在材料加工中的微观机理1. 飞秒激光下的光-物质相互作用飞秒激光在材料表面与光-物质相互作用时，主要通过光扩散、电子与物质相互作用和熔化/汽化三个过程来实现能量传递。
首先，光扩散导致了光在材料中的渗透和传播，从而形成一个具有均匀分布的光子场。
其次，飞秒激光的高能量脉冲可以使得材料的电子受激发，产生复杂的电子-原子相互作用。
最后，随着温度的升高，材料很快达到熔化温度，并进一步蒸汽化。
这种相变过程直接改变了材料的表面形态和结构，实现了飞秒激光加工的微观机理。
2. 飞秒激光诱导的微观效应飞秒激光加工中，由于极短的脉冲宽度和高能量密度，会出现多种微观效应，如飞秒激光诱导的电子、离子和光子效应。
其中，电子效应是最常见的一种，即由于飞秒激光的瞬时加热会导致电子的激发和散射等过程，从而改变材料的电子态密度和结构。
离子效应是指在飞秒激光加工过程中，离子通过碰撞和电子复合等方式与材料相互作用，导致材料的物理变化。
光子效应是指飞秒激光与材料相互作用后，产生的光子会被材料吸收，导致表面发生光相干检测等现象。
三、飞秒激光在应用中的突破1. 飞秒激光在光学材料加工中的应用飞秒激光由于其高的聚光性和精确性，广泛应用于光学材料的加工和制造领域。
飞秒激光高效并行微孔加工技术研究
飞秒激光高效并行微孔加工技术研究张骆;翟中生;吕清花;陈波;刘顿【摘要】针对飞秒激光加工微孔过程中加工效率慢的问题,提出基于GSW算法的液晶空间光调制器的并行加工技术.利用液晶空间光调制器模拟光栅产生多光束的方法和迭代算法的原理,运用GSW算法计算10×10阵列和字符"H""B""U""T"微孔群的多光束全息图,将这些全息图加载到SLM中,利用CCD相机观察多光束效果,并在柔性电路板上进行加工实验.实验结果表明,本方法产生多光束数量可达100束,字符并行加工中光束均匀性超过0.73,加工微孔孔径尺寸偏差为1.34μm,多光束均匀性超过0.89.因此,此微孔加工技术是一种高效的并行加工方式.【期刊名称】《湖北工业大学学报》【年(卷),期】2018(033)004【总页数】5页(P18-21,32)【关键词】飞秒激光;多光束打孔;液晶空间光调制器;GSW算法【作者】张骆;翟中生;吕清花;陈波;刘顿【作者单位】湖北工业大学机械工程学院,湖北武汉 430068;湖北工业大学机械工程学院,湖北武汉 430068;湖北工业大学理学院,湖北武汉 430068;湖北工业大学机械工程学院,湖北武汉 430068;湖北工业大学机械工程学院,湖北武汉 430068【正文语种】中文【中图分类】TN249飞秒激光具有超短的脉宽，能够在极短的时间尺度内与材料作用，而不产生烧蚀，属于“冷加工”[1]，有着热影响区域小、精度高等优点[2]。
飞秒激光在金属材料上打孔所需的单脉冲能量常为微焦级，而飞秒激光器输出单脉冲能量远远高于所需的能量，若是用传统单光束加工方式，激光器输出能量大部分被浪费，导致加工效率低。
因此，研究飞秒激光并行加工具有重要的研究价值和意义 [3]。
典型的并行加工方法有分束镜法[4]、DOE(Diffractive Optical Elements)法[5]、多光束干涉法[6]等，这些方法各有优缺点。
飞秒激光技术在微纳加工中的应用
飞秒激光技术在微纳加工中的应用现代科技的快速发展，让微观世界变得越来越重要。
尤其是在生产领域，微观零件的制造质量对产品的性能、价格和竞争力都有着非常重要的影响。
现在，一种新型的雕刻技术——飞秒激光技术已经发展成为高质量的微纳米加工、超精密加工和微细精度测量的有力工具。
本篇文章将会讲述飞秒激光技术在微纳加工中的应用，希望能对读者有所启发。
1、飞秒激光技术的简介飞秒激光技术是一种特殊的激光加工技术，能够在微纳米尺度下精确加工出高质量的形状和结构。
传统的激光加工技术主要是利用激光脉冲的热效应去烧蚀、熔化或气化加工物质。
这种技术容易产生裂缝和硬度变化等问题。
而飞秒激光技术则是利用激光波长与物质基本结构尺度相近的特性，利用激光脉冲的非线性光学效应，通过先进的像素级控制和精度控制算法，精细研究激光与材料的相互作用规律，从而在微纳米尺度下实现高质量的加工技术。
2、飞秒激光技术在微纳加工领域的应用2.1、微孔加工在工业、病毒学、生物化学等领域中，大量的需要制备高质量孔洞的实验需要用到精细的微孔加工技术。
传统的微孔加工技术多利用钻孔、放电或化学相切割等方法进行加工，但由于其存在误差和加工精度差的问题，并不适应微纳加工的要求。
飞秒激光加工微孔技术提供了一种更加高质量和高效率的加工方法，在细胞操作、细胞孔洞、微流控芯片、微观高通量筛选等方面有广泛应用。
2.2、微细加工微观零部件的制造，需要非常高精度、高稳定性和高重复性的制造技术，而飞秒激光技术的产生正是为了解决这些问题。
飞秒激光加工的精度和稳定性非常高，通常可以达到更小的尺度，其制造、改善和控制的微纳米材料结构具有良好的应用前景。
例如，在DNA识别、传感器和微纳米机械中，飞秒激光技术都有广泛的应用。
3、飞秒激光技术的现状及未来飞秒激光技术已经成为微纳加工、超精密加工和微细精度测量的有力工具，其中包括 3D显微成像、光所驱动的力操作、量子小界面探测等多方面。
目前，国内飞秒激光技术的研究与发展程度相对还比较薄弱，与国外先进技术水平还存在差距。
飞秒激光在微纳加工领域的应用 准分子激光微孔加工技术研究
飞秒激光在微纳加工领域的应用飞秒激光开始应用到微纳加工领域始于20世纪90年代初。
正是由于飞秒激光具有持续时间短及高脉冲功率密度的特性，使得其与物质相互作用时具有许多独特的优点：确定的烧蚀阈值，规则的加工边缘，层层微加工以及可加工任何材料等。
最近研究结果表明：飞秒激光微细加工在微光学、微电子、微机械、微生物、微医学等多个领域具有潜在的应用价值。
不同学科、不同实验具有不同的具体要求，这就需要采取相应的加工手段来实现特定加工目的，囚此飞秒激光深孔加工技术等加工工艺开始引起越来越多研究者的重视。
激光整形技术是指在激光腔内或腔外采用光学元件改变光束形态实现光束整形。
飞秒激光脉冲整形有别于传统整形概念，主要是在保留原有高峰值功率特性基础上，在光路中引人扩束器、滤波器以及衍射模板等光学器件，达到缩小聚焦尺寸、去除高斯光束周围荧光成分、减少脉冲形变及多种形状加工等目的。
常用的是空间滤波和掩模控制技术。
空间滤波是实现对光束边缘荧光的屏蔽效用，实现聚集点光学质量的改善，掩模控制是通过掩模形状来实现对脉冲的调制，以达到确定的加工目的。
本文采用聚焦物镜与接收材料同步运动的方法，可以很容易地将焦点前后脉冲的空间形态在材料表面以二维平面图形式表示出来。
在聚焦物镜前加小孔掩模板，通过小孔直径及小孔前后脉冲能量的变化，可直观观察到光束空间形态的改变。
最后，实验选取合适参数，成功刻划出边缘光滑的透射型金属光栅。
1 实验装置及方法实验设备采用的是Clark公司飞秒激光加工工作台(UMW-2110i，Clark-MXR Inc.)。
激光具体参数为：中心波长775nm，脉宽148 Fs，重复频率1kHz，最大单脉冲能量1mJ，在光路上加衰减片可以调整脉冲能量，聚焦前光斑直径5mm；掩模小孔直径可调范围为0.5～10mm；接收材料为喷溅法镀在溶石英基片上的金膜(厚度约为300nm)。
飞秒激光经掩模小孔后由5×显微物镜(有效焦距为40 mm)聚焦金膜表面。
飞秒激光加工(毕业论文)
ISHANDONG ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ ＯＦ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ毕业设计说明书飞秒激光深孔加工理论与系统设计学院：机械工程学院专业：机械设计制造及其自动化学生姓名：王继刚学号： 1111011178指导教师：张彦斐2015年 6 月摘要飞秒激光加工以其独特的加工优势越来越受到人们的注意，近年来飞秒激光加工技术迅猛发展。
本设计对飞秒激光深孔加工的理论和飞秒激光深孔加工系统进行了研究，主要研究内容如下：一、从飞秒激光加工原理角度出发，研究了飞秒激光加工的一般原理及其加工的优点。
首先，对飞秒激光加工的理论基础和理论模型进行了研究，理论模型采用双温方程，对其进行了研究；其次，重点研究了飞秒激光加工的一般原理；最后，总结出了飞秒激光加工深孔的优势。
二、采用有限元法对一维双温方程进行合理约化。
现行比较盛行的对双温方程的简化几乎都是采用有限差分法，其理论基本已经相当成熟，考虑到现代计算机技术的飞速发展，本论文提出采用有限元法对双温方程进行合理约化，并采用matlab进行数值模拟。
三、本设计在认真研究飞秒激光深孔加工理论的基础上，设计出了一种应用于飞秒激光深孔加工的加工平台。
该平台与现行的加工平台有所不同，可以实现X、Y、Z三个方向的大行程移动和X、Y方向的微小移动，并将二自由度微定位平台应用于其中。
关键词：飞秒激光，深孔加工，加工平台，系统设计IIAbstractFemtosecond laser machining is becoming very popular because of its unique advantages in recent years，femtosecond laser processing technology developed rapidly.This design has studiedfemtosecond laser deep hole machining theory and femtosecond laser deep hole processing system ,The main contention this dissertation are classified as follows.1. From the Angle of the femtosecond laser machining principle, the general principles of femtosecond laser machining and its processing advantages is studied.Firstly,On the basic theory of femtosecond laser machining and theoretical models are studied,the theoretical model is the double -temperature equation.Secondly,the general principles of femtosecond laser machining is mainly stly,summarized the advantage of femtosecond laser deep-hole processing.2. Using finite element methodtosimplify the one-dimensional double-temperature equation in a reasonable manner.The current relatively popular simplifying double-temperatureequation are almost using the finite difference method,and its basic theory has been quite mature.Considering the rapid development of modern computer technology,this paper presents the finite element method about the double- temperature equation in a reasonable mannerand numerical simulation with matlab.3.This design in earnest study of femtosecond laser theory on the basis of the deep hole processing, devised a application form of a second laser deep-hole processing platform. The platform are different from the existing processing platform, it can realize the X, Y, Z three directions of big trip and X, Y direction of the tiny movement, and it is applied to two degree of freedom micropositioning platform.Key words: Femtosecond laser; Thedeep-hole processing ; Processing platform; System designIII目录摘要 (I)ABSTRACT................................................................................................................ I II 目录 . (IV)第一章绪论 .............................................................................................................. - 1 -1.1课题的研究背景及其目的意义 (1)1.2现代深孔加工的方法 (2)1.2.1 现代深孔钻削技术................................................................................ - 2 -1.2.2 深孔的特种加工技术............................................................................ - 3 -1.2.3 SIED技术............................................................................................... - 4 -1.3飞秒激光打孔的优点 (5)1.4飞秒激光打孔技术在国内外的研究现状 (5)1.4.1 飞秒激光加工技术的发展.................................................................... - 5 -1.4.2 飞秒激光孔加工技术的研究现状........................................................ - 7 -1.5飞秒激光加工系统概况 (8)1.6本课题的研究内容 (10)第二章飞秒激光加工的理论基础与理论模型 .................................................... - 11 -2.1飞秒激光加工的理论基础 (11)2.1.1 飞秒激光加工金属的一般机理.......................................................... - 11 -2.1.2 飞秒激光加工的主要理论.................................................................. - 12 -2.2飞秒激光加工的理论模型 (13)2.3本章小结 (14)第三章飞秒激光与金属材料相互作用时有限元数值模拟 ................................ - 15 -3.1模型的建立 (15)3.11适用于飞秒激光的双温方程 (15)3.1.2模拟参数 (15)IV3.1.3有限元法计算 (15)3.1.4计算结果与分析 (21)3.2本章小结 (23)第四章飞秒激光深孔加工研究 ............................................................................ - 24 -4.1飞秒激光深孔零件加工工艺特点及基准选择 (24)4.1.1 飞秒激光深孔零件的加工工艺特点.................................................. - 24 -4.1.1 飞秒激光深孔零件加工的基准选择.................................................. - 24 -4.2影响深孔圆度的参数 (24)4.3影响深孔深度的参数 (26)4.4本章小结 (26)第五章飞秒激光深孔加工系统设计 .................................................................... - 28 -5.1飞秒激光器 (28)5.2飞秒激光深孔加工系统的主要组成 (30)5.2.1 偏振片.................................................................................................. - 30 -5.2.2 波片...................................................................................................... - 31 -5.2.3 衰减片.................................................................................................. - 32 -5.2.4 物镜...................................................................................................... - 33 -5.2.5 CCD图像传感器 ................................................................................. - 33 -5.3飞秒激光深孔加工平台总体设计与工作原理 (34)5.3.1 飞秒激光深孔加工平台的总体设计.................................................. - 34 -5.3.2 飞秒激光深孔加工平台的工作原理.................................................. - 36 -5.4 DELTA机构设计 (36)5.4.1 动平台的结构设计.............................................................................. - 36 -5.4.2 上、下连杆的结构设计...................................................................... - 37 -5.4.2 带轮座的结构设计.............................................................................. - 39 -5.5二自由度微定位平台设计 (40)5.6本章小结 (42)第六章结论 ............................................................................................................ - 43 -V参考文献 ................................................................................................................ - 44 -致谢 ........................................................................................................................ - 46 -VI- 1 -第一章绪论1.1课题的研究背景及其目的意义深孔加工，特别是微小深孔的加工是现代机械加工领域研究的重要内容，不论从机械装备品的发展还是从深孔加工技术的现有水平来看，深孔加工技术都还处于新兴发展阶段。
先进加工技术结课论文
先进加工技术结课论文飞秒激光加工的特点与应用摘要：飞秒激光加工技术是涉及机械、物理、光学、化学、材料等交叉学科领域的前沿技术，为精密微加工提供了一种全新的革命性技术，可用于制造微纳尺度的机电系统、光电器件、能源器件、传感器、执行器、流体系统、光纤通信系统、生物医疗/诊断仪器、未来单兵系统、纳米卫星、芯片实验室等，在核心电子器件、高端通用芯片和极大规模集成电路制造装备及成套工艺等“十二五”国家科技重大专项方面占有举足轻重的地位，也是目前国际的研究热点之一。
本文主要从飞秒激光加工机理和应用方面的特点与优势，对飞秒激光加工技术进行调研分析与论述。
关键字：飞秒激光，超快，加工，应用Abstract: Femtosecond laser processing technology ，involving mechanics, physics, optics, chemistry , material and other interdisciplinary fields, is an advanced technology and provides a new revolutionary technology for precision micro machining. It can be usedin the manufacture of micro and nanoscale electromechanical system, optoelectronic devices, energy devices, sensors, actuators, fluid system, optical fiber communication system, biological, medical / diagnosis instrument, the future soldier system, nano satellite and lab on a chip etc. It has play a decisive role in the core electronic components,high-end general chips and great scale integrated circuit manufacturing equipment and complete sets of technology in "the Twelveth five" major national science and technology projects, which is currently one of the research hotspots in the international. This article, mainly focused onthe characteristics and advantages of femtosecond laser machining mechanism and application research, analyses and discusses the femtosecond laser processing technology.Keywords: femtosecond laser; ultrafast; manufacturer;application.1. 引言飞秒（fs ，10-15s）激光是一种以脉冲形式运转的激光，具有极短的脉冲宽度和极高的峰值功率。
飞秒激光超微细加工及应用研究的开题报告
飞秒激光超微细加工及应用研究的开题报告一、研究背景和意义：随着科学技术的不断发展和应用领域的不断扩大，现代工业已经逐渐进入了微米、纳米甚至更小的时代。
与此同时，高精度、高质量及超微米加工技术对于现代工业的发展和创新产生了不可忽视的作用。
飞秒激光超微细加工技术由于其高精度、高效率、高质量、低热影响等优点，被广泛应用于微加工领域。
该技术具有广阔的应用前景和极高的市场需求，因此在该领域展开研究是非常有必要的。
二、研究内容：本研究主要针对飞秒激光超微细加工及其应用展开深入的研究，主要包括以下内容：1. 飞秒激光的物理基础和加工原理研究。
2. 飞秒激光超微米加工过程中的加工参数研究。
3. 飞秒激光超微米加工技术在微加工领域中的应用研究。
4. 飞秒激光超微米加工技术在生物医药领域中的应用研究。
5. 飞秒激光超微米加工技术在光电器件领域中的应用研究。
三、研究方法：本研究主要采用文献资料法、实验研究法和数值模拟法等研究方法：1. 文献资料法：通过收集、整理和分析相关文献资料，深入了解飞秒激光超微细加工技术的研究现状、加工原理和应用领域。
2. 实验研究法：通过构建实验平台，进行飞秒激光超微米加工实验，研究加工参数对加工质量的影响，探索该技术在微加工领域以及其他应用领域中的应用。
3. 数值模拟法：通过数值模拟方法，对飞秒激光超微细加工过程进行建模和仿真，探究加工过程中的物理机制和参数优化，并进行验证分析。
四、研究进度：本研究已经完成了文献资料的收集和整理，并初步了解了飞秒激光超微细加工技术的研究现状和应用领域。
接下来将进行实验研究和数值模拟分析，以深入研究该技术的加工过程和应用。
五、研究预期成果：通过本研究的深入开展，预期可以获得以下研究成果：1. 建立了飞秒激光超微米加工过程的数值模型，进一步认识其物理机制和加工参数的优化。
2. 对飞秒激光超微米加工过程中加工参数和加工质量之间的关系进行了深入研究。
3. 探索了飞秒激光超微米加工技术在微加工、生物医药和光电器件等领域中的应用，并提出了相关的技术改进建议。
飞秒激光在微细加工中的应用研究
飞秒激光在微细加工中的应用研究飞秒激光是一种在微细加工领域广泛应用的技术。
相比传统的加工方法，飞秒激光具有更高的精度和更少的热影响。
在本文中，将详细介绍飞秒激光在微细加工中的应用研究进展。
第一部分：飞秒激光的基本原理飞秒激光是一种超短激光，通常指脉冲宽度在飞秒级别（10^-15秒）的激光。
飞秒激光具有很高的光强度和能量密度，可以在极短的时间内将材料加工。
同时，由于其脉冲宽度非常短，因此在加工过程中产生的热影响非常小，可以减少材料的变形和损伤。
飞秒激光的产生原理是利用激光器产生的光束通过非线性光学晶体的频率倍增和棕色运动加固化产生的。
飞秒激光的波长通常在可见光和红外光之间，具有很好的可见性和穿透力。
第二部分：飞秒激光在微细加工中的应用飞秒激光在微细加工中具有广泛的应用。
下面将介绍一些典型的应用案例。
1.梯形结构加工梯形结构是微电子器件中常见的结构之一。
传统的加工方法通常采用化学腐蚀或者电解加工，但是这些方法在材料损伤和加工精度上存在一定的问题。
飞秒激光可以精确控制梯形结构的大小和形状，同时在加工过程中不会产生任何热影响，可以用于制造高精度的微电子器件。
2.钢化玻璃加工钢化玻璃是一种具有很高强度和抗冲击性能的材料，通常应用于高端建筑和汽车领域。
传统的加工方法通常采用机械加工或者化学腐蚀，但是这些方法会损伤材料的表面光滑度和强度。
飞秒激光可以在玻璃表面制造非常小的裂纹，形成一定的弯曲形变，这样就可以在不破坏强度的情况下实现玻璃的加工和切割。
3.金属微孔加工金属微孔在医疗器械和电子器件中有广泛的应用。
传统的加工方法通常采用电化学加工和激光切割，但是这些方法在加工过程中会产生很多热影响和能量损耗。
飞秒激光可以利用光化学反应制造微孔，加工精度和质量都非常高。
第三部分：飞秒激光在未来的应用前景飞秒激光在微细加工中的应用已经非常广泛，但是还有很多潜在的应用前景。
下面将简要介绍一些未来可能的应用领域。
1.光电子器件光电子器件是将光电转换技术和微电子技术相结合的一种新型器件。
飞秒激光技术在精密加工中的应用
飞秒激光技术在精密加工中的应用一、引言飞秒激光技术是一种高精度加工工艺，近年来在制造业和医疗领域得到广泛应用。
由于其精度高、加工质量好、能耗低等特点，越来越多的企业开始采用这种技术来进行生产和加工。
本文将探讨飞秒激光技术在精密加工中的应用。
二、飞秒激光技术的原理飞秒激光技术是通过高能量的激光束将材料的原子层逐层加热蒸发，并在蒸发的瞬间形成微小的爆炸。
这种爆炸能够产生特殊的力量，使得材料的表面能够被精确而快速地剥离。
同时，激光束的波长很短，一般只有几十飞秒，这也为材料表面的处理提供了更高的准确性和控制性。
三、飞秒激光技术在精密加工中的应用1.高精度加工飞秒激光技术可以实现非常高精度的加工，对于需要高度精确的元件来说非常有用。
比如，飞秒激光可以被用来制造微小的齿轮组件、微机器人和其他精密测量和加工设备。
2.纳米加工飞秒激光的加工技术可以制造出极其细微的孔洞和其他结构，甚至可以到达纳米级别。
这对于微电子学、纳米材料学和生物领域的应用非常有用。
3.表面改性飞秒激光技术可以通过改变材料的表面化学、物理和几何性质来改变材料的性能。
比如，它可以用来改善材料的界面粘合能力、抗腐蚀能力、耐冲击性能、磨损和耗损性能等等。
4.医疗应用飞秒激光技术可以被用来制造高质量的人造眼角膜、隐形眼镜、玻璃体切割器、皮肤切割器和其他医疗设备。
四、飞秒激光技术的发展前景随着先进材料和先进生产技术的不断涌现，飞秒激光技术必将在未来得到更为广泛的应用。
越来越多的国家都开始投入到这个领域的研究和开发中来，预计未来几年内将会出现更多的飞秒激光产品和解决方案。
五、结论飞秒激光技术是一种新型的高精度加工技术，对于精密制造和医疗领域的应用具有重要的意义。
尽管发展前景很有希望，但是现阶段还存在技术难度和成本问题。
希望随着技术不断的完善和降低成本，这种技术可以更加广泛的应用到各个行业中。
飞秒激光加工技术及其应用研究
飞秒激光加工技术及其应用研究近年来，随着科技的不断进步和人们对精密加工需求的增加，飞秒激光加工技术逐渐崭露头角。
飞秒激光加工技术是一种利用飞秒激光脉冲对材料进行加工的先进技术，具有高精度、高效率、无热影响等优点，被广泛应用于微电子、光电子、生物医学等领域。
飞秒激光加工技术的原理是利用飞秒激光脉冲的超短时间特性，使其能量密度达到极高水平。
在飞秒时间尺度下，激光与材料的相互作用过程中，材料几乎没有时间来进行热传导，从而避免了传统加工中产生的热损伤。
同时，飞秒激光的能量较低，对材料的剥离和切割过程中，只有极小的热影响区域，减少了材料的变形和裂纹的产生。
飞秒激光加工技术在微电子领域的应用尤为广泛。
以半导体材料为例，传统加工方法往往会产生较大的热影响区域，导致材料结构的变化，从而影响器件的性能。
而飞秒激光加工技术能够实现对半导体材料的高精度切割和微细结构加工，不仅可以提高器件的性能，还可以减少材料的浪费。
此外，飞秒激光加工技术还可以用于半导体材料的修复和改良，提高材料的质量和稳定性。
在光电子领域，飞秒激光加工技术也有着广泛的应用。
光纤是光电子器件中不可或缺的重要组成部分，而光纤的端面加工对光纤的传输性能有着重要影响。
传统的光纤端面加工方法往往会引入较大的损耗和散射，而飞秒激光加工技术可以实现对光纤端面的高精度加工，提高光纤的传输效率和稳定性。
此外，飞秒激光加工技术还可以用于光纤的连接和光纤器件的制备，为光电子领域的发展提供了有力支持。
生物医学领域也是飞秒激光加工技术的重要应用领域之一。
飞秒激光加工技术可以实现对生物组织的高精度切割和微细加工，为激光手术和组织工程等领域提供了新的解决方案。
例如，飞秒激光可以用于角膜屈光手术中的角膜切割，实现对角膜的精确改变，从而矫正近视、远视等视觉问题。
此外，飞秒激光还可以用于生物组织的显微解剖和细胞的精细操作，为生物医学研究提供了有力工具。
飞秒激光加工技术的发展离不开材料科学和光学技术的进步。
飞秒激光成像技术在微观加工中的应用研究
飞秒激光成像技术在微观加工中的应用研究飞秒激光是一种能量巨大、时间极短的激光，其脉冲宽度仅为飞秒级别（1飞秒=10^-15秒），是常规激光的千倍以上。
飞秒激光具有很多独特的物理特性，如高能量密度、极短脉冲宽度、小热影响区等，因此在科学研究、工业加工等领域都有广泛的应用。
近年来，飞秒激光成像技术已经成为微观加工领域的一个热点。
一、飞秒激光成像技术的原理飞秒激光成像技术是指利用飞秒激光脉冲的特殊光学性质，对样品进行高分辨率、三维深度成像的技术。
飞秒激光脉冲具有极高的能量密度，可以使材料在短时间内瞬间溶解、汽化，产生等离子体。
在等离子体产生的瞬间，飞秒激光束会扫描样品表面，获取等离子体产生瞬间的反射光，然后通过数学反演算法，重建出样品的表面形貌或内部结构。
二、飞秒激光成像技术在微观加工中的应用1. 生物医学领域飞秒激光成像技术可以进行非侵入式的三维形貌成像，同时对生物样品的内部结构进行成像。
利用飞秒激光成像技术，可以研究生物细胞、细胞器、细胞核等微观结构的三维形貌，从而更好地理解生物活动的基本过程。
同时，飞秒激光成像技术还可以进行高精度的光学切割，用于生物样品的微创治疗。
2. 光电子学领域飞秒激光成像技术可以对光电子学材料进行高分辨率、三维深度成像，从而研究材料的电子结构和光电性质。
此外，在光电子学器件的制造中，飞秒激光成像技术可以进行高精度的刻蚀和加工，从而实现高性能光电子器件的制造。
3. 材料加工领域飞秒激光成像技术可以进行高精度、高效率的材料加工。
利用飞秒激光的高能量密度和小热影响区，可以实现高精度的微弧氧化、图案化薄膜制备、微凸轮廓制备等材料加工过程。
同时，飞秒激光还可以实现高精度的微孔加工和微通道加工等微细加工。
三、飞秒激光成像技术的发展趋势未来，随着飞秒激光技术的不断进步和发展，飞秒激光成像技术在微观加工领域的应用将会越来越广泛。
此外，人们还将探索飞秒激光在生物医学、光电子学、材料科学、纳米技术等领域的更多应用。
飞秒激光微精细加工—微量物质转移研究的开题报告
飞秒激光微精细加工—微量物质转移研究的开题报告
标题：飞秒激光微精细加工—微量物质转移研究
摘要：
飞秒激光技术是一种高速、高精度的激光加工技术，能够对微米甚至纳米级别的物质进行加工和改造，被广泛应用于光电子学、微电子学、生物医学、纳米技术等领域。
本次研究旨在通过飞秒激光微精细加工技术实现微量物质的转移，探究飞秒激光加工技术在微量物质转移中的应用。
研究内容：
1. 飞秒激光微精细加工技术的原理及其在微量物质转移中的应用。
2. 飞秒激光加工参数对微量物质转移的影响。
3. 开展基于飞秒激光微精细加工的微量物质转移实验研究，对实验方案进行设计和优化。
4. 基于实验数据进行飞秒激光微精细加工技术的优化和改进，提高微量物质转移的效率和精度。
预期研究结果：
1. 深入掌握飞秒激光微精细加工技术的原理和应用。
2. 建立基于飞秒激光微精细加工的微量物质转移实验平台。
3. 确定飞秒激光加工参数对微量物质转移的影响，并提出优化方案。
4. 实现微量物质转移过程中的高效、精确控制。
5. 对飞秒激光微精细加工技术在微量物质转移中的应用进行探究。
关键词：飞秒激光加工技术、微精细加工、微量物质转移、纳米技术、探究。
第六届“上银优秀机械博士论文奖”获奖论文
第六届 上银优秀机械博士论文奖 获奖论文㊀㊀第六届 上银优秀机械博士论文奖 在中国机械工程学会第十一次全国代表大会暨２０１６年中国机械工程学会年会上颁发.上银科技以自有品牌H I W I N营销全球,专注于传动控制与系统科技的研发制造,为全球第二大传动控制与系统科技的领导品牌.上银科技自２０１１年起委托中国机械工程学会(C M E S)办理 上银优秀机械博士论文奖 .此奖扩及两岸四地,是两岸机械业学术研究的最高奖项与交流平台,可望提升中国精密机械与制造技术的水平,加强高层次创造性人才的培育工作,鼓励创新研发,提高两岸机械工程与智能自动化领域博士生教育的质量,增进产学互动,促进华人在全球机械领域的地位.序号奖项论文概述１金奖论文名称:亚纳米精度光学表面离子束修形的基础研究作㊀㊀者:廖文林㊀㊀毕业学校:国防科学技术大学㊀㊀指导教师:戴一帆㊀㊀(１)区别于传统超精密切削加工依靠机床运动轨迹创成的表面成型方法,研究误差高点的可控去除理论,掌握了离子束溅射作用下材料原子分子量级的可控去除机理;优化设计了具有材料添加和去除功能的离子束修形设备,创新性地提出材料去除和添加结合的光学加工新方法,实现了光学表面的亚纳米精度高效加工.(２)探索了光学曲面亚纳米面形精度生成理论,提出了基于时空映射的非线性补偿加工方法,解决了曲面的亚纳米精度制造难题.(３)发现了离子束溅射下表面伴生的微结构现象,提出了微结构的调控理论和方法,改善了光学表面粗糙度.基于离子溅射理论和表面扩散原理,建立了伴生微结构在能量沉积㊁扩散效应和微区材料特性共同作用下的消长数学模型,掌握了微结构的调控规律和超光滑生成机理,打破了离子束修形难以改善表面粗糙度的固有结论.(４)研究了亚纳米精度光学表面全频段误差控制方法,提出了光顺加工和离子束修形的组合加工工艺,阐明了各工序对不同频段误差收敛的互补性关系,提出的分频段加工方法解决了全频段误差一致收敛的加工难题,稳定实现了光学面形全频段优于亚纳米精度的制造.２银奖论文名称:机械故障诊断的匹配时频分析原理及其应用研究作㊀㊀者:王诗彬㊀㊀毕业学校:西安交通大学㊀㊀指导教师:陈雪峰㊀㊀(１)针对线性时频变换方法的基函数构造及其复杂参数空间估计问题,提出了匹配解调变换方法,采用匹配时频分析中的 匹配解调 策略,构造了与强时变非平稳信号调频结构相匹配的双变量解调算子,显著提升了时频聚集性,突破了传统线性时频变换方法无法有效实现强时变非平稳信号特征提取的瓶颈.(２)针对传统时频重排方法与同步压缩变换之间关于时频聚集性和重构性能的冲突,提出了匹配同步压缩变换方法,采用匹配时频分析中的 匹配重排 策略,构造了匹配强时变信号调频结构的匹配瞬时频率估计算子,使之匹配强时变非平稳信号的强调频本质,突破了时频重排方法在时频聚集性与重构性能两者之间冲突的制约,实现了可重构的高聚集性时频重排. (３)针对时频分析方法的线性或双线性幅值关系无法满足微弱故障特征提取需求的问题,提出了非线性压缩变换方法,采用匹配时频分析原理中的 匹配增强 策略,通过相互关联的两个时频表示的匹配协同作用,解决了传统时频分析方法的信号幅值相关性与微弱故障特征提取需求之间的矛盾,提升了时频分析方法的微弱信号检测能力.(４)提出了航空发动机双转子时变振动贡献量计算方法,开发了航空发动机高精度高性能装配质量检测技术.论文所提方法被成功应用于某航空发动机制造厂㊁某航空发动机维修厂等企业的航空发动机高精度高性能装配质量检测与故障诊断以及在役航空发动机故障诊断. ０２１中国机械工程第２８卷第１期２０１７年１月上半月续表序号奖项论文概述３银奖论文名称:飞秒激光高质量高深径比微孔加工机理及其在线观测作㊀㊀者:夏㊀博㊀㊀毕业学校:北京理工大学㊀㊀指导教师:姜澜㊁李晓炜㊀㊀(１)通过空间整形改变飞秒激光光场空间分布,控制瞬时局部电子密度分布及其相变过程,优化和调节等离子体喷发过程.采用多种方法,优化和调节瞬时局部电子密度分布,增大了微孔加工深径比极限,加工出直径１．６μm㊁深径比３３０ʒ１的深小孔,并利用多种方法对微孔的深径比㊁质量㊁通透性进行检测.(２)基于电子动态调控飞秒激光加工新方法,对加工中的自聚焦效应㊁等离子体膨胀等物理过程调控,首次揭示并消除了深孔加工中常见的弯曲现象,极大提高了微孔加工质量及可控性. (３)创新性地辅以自行设计搭建的飞秒皮秒纳秒毫秒秒跨越１２个时间数量级的电子动态实时演化过程在线监测系统,国际上首次实现了微孔加工过程中电子电离㊁材料相变到组织性能演化跨时间尺度实验观测.利用多时间尺度观测系统验证了飞秒激光空域整形改变电子分布可大幅提升孔加工的深径比㊁效率㊁质量㊁一致性.(４)建立了靶球球壳上用于充气的深孔加工工艺,新方法所加工微孔显著优于美国所公布的结果.所提新方法已被选定为国家科技重大专项 点火工程微靶靶球微孔加工 的唯一研制手段,工艺规范已经制定完毕.４铜奖论文名称:剪切增稠抛光方法的基础研究作㊀㊀者:李㊀敏㊀㊀毕业学校:湖南大学㊀㊀指导教师:袁巨龙㊀㊀(１)在实现剪切增稠抛光(S T P)加工原理的前提下,确定原料易获取(低成本)的剪切增稠抛光基液(S T B F),构建了高性能㊁低成本㊁环境友好的剪切增稠抛光液(S T P S)制备工艺方法. (２)研究发现了S T P S发生剪切增稠的阈值范围,得出S T P S本构方程中黏性参数(包括稠度系数K和黏性指数n)的精确解.依据P r e s t o n方程和流体动力学理论,构建了S T P加工的材料去除率(M R R)模型.依据硬度的计算㊁剪切增稠机制和塑性压痕的磨料磨损理论,建立并验证了S T P的表面粗糙度预测模型,分析了工件表面演化规律.(３)对S T P加工工艺进行研究,获得了可实现高效㊁高质量S T P的工艺参数.试验表明, S T P不仅能高效抛光硬脆性材料,并具有复杂曲面超精密抛光的应用潜力.５铜奖论文名称:大壁虎斜面运动力学㊁脚趾外翻脱附力学及其仿生研究作㊀㊀者:王周义㊀㊀毕业学校:南京航空航天大学㊀㊀指导教师:戴振东㊀㊀(１)基于自行研制的三维力传感器,设计研制了以多个三维力传感器组成的力测试阵列为核心的动物全空间运动反力 行为测试系统.提出了一种表征运动反力间关系的新方法,清晰地呈现单个步足的运动反力分量之间的关系以及作用于各个步足上运动反力之间的内在联系. (２)确定了动物运动反力模式发生变化的倾斜度阈值,揭示了壁虎在不同斜度表面运动时体重分配㊁驱动模式㊁运动稳定㊁步态调节规律,发现了天花板表面上的攀爬运动必须采用匍匐运动机制和多级反向摩擦力自锁合机制.(３)通过电刺激控制壁虎黏/脱附行为的对应神经干,实现了脚趾外翻过程的黏附接触力学规律的测试,发现外翻过程中脱附力与实际加载的外力无关,使得在脱附过程中脚掌依然可以为运动提供稳定可靠的运动反力.６优秀论文名称:高端机床气压液体式与电磁滑环式自动平衡原理和方法的研究作㊀㊀者:潘㊀鑫㊀㊀毕业学校:北京化工大学㊀㊀指导教师:高金吉㊀㊀(１)提出并建立了基于压缩空气驱动平衡液体转移原理的气压液体式自动平衡系统,详细阐述了该平衡系统的工作原理与系统构成,设计了分别适用于穿轴㊁轴端㊁轴内安装的三种平衡执行器结构形式,同时分析了该类平衡执行器的平衡能力线性度㊁液体转移速度㊁平衡精度等多项性能参数,从理论上验证了该执行器的可行性与有效性.１２１第六届 上银优秀机械博士论文奖 获奖论文续表序号奖项论文概述㊀㊀(２)提出并建立了基于电磁力驱动配重盘旋转原理的内装电磁滑环一体式自动平衡系统,详细阐述了该平衡系统的工作原理,设计了适用于轴内安装的一体式具体结构形式,同时分析了该执行器的最大平衡能力㊁平衡精度等多项性能参数.(３)基于靶向抑制原理,提出了与两类平衡系统分别适应的靶向矢量算法,并对控制原理㊁控制路径等进行了详细分析和优化.(４)针对分别适用于穿轴㊁轴端和轴内安装的三款气压液体式平衡执行器以及一款内装电磁滑环式平衡执行器,分别搭建实验台进行了实验验证.７优秀论文名称:液体界面之电操控:电湿润㊁介电湿润及反湿润作㊀㊀者:谢万霖㊀㊀毕业学校:台湾大学㊀㊀指导教师:陈国庆㊀㊀(１)成功厘清了电湿润显示器在驱动过程中发生如油墨分裂等元件缺陷的现象本质.通过实验与数值模型探讨了介电液体的非均匀湿润现象.(２)提出了两个崭新的法则用以产生更复杂的界面几何形状元件:①反馈控制法则 用以延时控制电压达到液体界面稳定的目的;②多重波组合法则 用以构建稳定的非对称液体界面形状.(３)开发了两种能够构建更复杂流体界面形状的电操控方法:一种是通过电容值感应的反馈控制使得每个控制电机上方的流体厚度能够被准确掌控;一种是通过电机产生多个周期性的输出波形使得流体以傅里叶组合的形式构建出复杂的形状.８优秀论文名称:超疏水表面上液滴快速脱离的研究作㊀㊀者:刘亚华㊀㊀毕业学校:香港城市大学㊀㊀指导教师:王钻开㊀㊀(１)制备了一种亚毫米级超疏水直柱阵列表面,首次观察到液滴碰撞超疏水表面的饼状弹跳现象,即液滴在铺展到最大半径时直接弹起脱离表面,液滴弹离前无需经历回缩过程.制备了一种锥形柱状阵列表面,表面上单个锥柱的半径在垂直方向随着深度增加而线性增大.液滴运动的加速度与浸润深度成正比,这类似于谐波弹簧.因此,只要设计合适参数的表面,在较大的碰撞速度范围内饼状弹跳都可以发生.(２)实验研究了锥形阵列表面上由于液滴回缩速度加快,固液接触时间大幅缩短的液滴碰撞过程.(３)基于玉莲花表面的凹凸结构加速液滴脱离的启发,设计与制备了一种波浪形超疏水表面,液滴在这种弯曲的仿生微纳米超疏水结构表面上呈现非对称性弹跳现象,即液滴非对称性地铺展与回缩.系统研究了液滴在非对称性超疏水表面的弹跳过程,并仿真分析了其弹跳动力学机制.９佳作论文名称:液体微透镜阵列的驱动控制及其制造工艺研究作㊀㊀者:王兰兰㊀㊀毕业学校:西安交通大学㊀㊀指导教师:刘红忠㊀㊀(１)设计了液体复眼式图像传感器,对三维光场信息进行实时/域提取,实现了动态景深㊁超高分辨率的真三维成像和智能监控.(２)提出了纳米压印模板诱导的定向/定域制造新方法.(３)通过M a x w e l lＧG a r n e t t有效介质理论与电磁波理论相结合,建立了石墨烯复合介质的光热转化理论模型.(４)提出了曲面液体微透镜光驱动变焦新工艺.从石墨烯复合介质的光热转化机理出发,讨论了光热多场耦合驱动控制技术在实时/域变焦方面的可行性.避免复杂电磁屏蔽制造以及外设问题,实现了内窥镜立体成像技术的大视场(１６０ʎ)实时/域(５０m s/１μm)可编程精准变焦.(５)设计了高密度液体微透镜阵列式共焦显微系统.２２１中国机械工程第２８卷第１期２０１７年１月上半月续表序号奖项论文概述１０佳作论文名称:薄膜沉积反应腔室多场建及轮廓调控方法研究作㊀㊀者:夏焕雄㊀㊀毕业学校:清华大学㊀㊀指导教师:汪劲松㊁向东㊀㊀(１)针对３００mm竖直喷淋式等离子体增强化学气相沉积(P E C V D)反应腔室,建立了流场㊁热场㊁等离子体子系统模型.基于子系统模型与实验,研究工艺及结构参数对子系统物理场特性的影响规律.(２)针对P E C V D工艺过程,研究了工艺多场耦合建模方法,建立包含热流㊁物质输运㊁化学反应及等离子体放电过程的工艺系统模型,构建从工艺参数输入到薄膜性能参数输出的工艺过程仿真系统.以S i H４/N H３制备氮化硅薄膜工艺为对象,通过片内薄膜沉积速率及N/ S i分布的对比验证工艺系统模型的有效性,并探究工艺过程中物质及能量过程对薄膜沉积速率及N/S i的影响机制.(３)针对反应腔室设计与工艺调控的共性问题 轮廓调节问题,建立了轮廓误差反馈模型及其求解方法.(４)为实现工艺因素空间分布及薄膜性能参数片内分布梯度的精细化调控,提出面向轮廓梯度调控的可控型/阻抗型的反应腔室设计方法,并基于多场模型及轮廓误差反馈模型方法对设计方案进行求解.以非均匀阻抗模块为实施案例,实现了对薄膜沉积速率㊁折射率㊁温度轮廓梯度的精细化调节.１１佳作论文名称:双机及多机驱动振动系统同步理论的研究作㊀㊀者:张学良㊀㊀毕业学校:东北大学㊀㊀指导教师:闻邦椿㊁赵春雨㊀㊀(１)针对两个及多个相同或不相同激振器在不同分布方式㊁不同旋转方向㊁不同振动条件(即超远共振和近共振)以及考虑圆滚干摩擦的同步原理及机制,做了一系列的理论㊁数值及试验研究.发展并完善了超远共振单质体多机驱动振动系统的同步理论;提出了近共振双质体非线性振动系统的同步理论和振动系统中干摩擦条件下圆柱滚子的振动同步传动理论. (２)总结并提炼出解决振动同步问题所遵循的力学规则 广义动态对称性规则;提出了双机及多机驱动同步理论的若干同步性判据与同步状态的稳定性判据;最后将研究结果应用于工程实际,建立了一套较为系统的振动同步理论体系与框架.(３)对当前我国已设计制造出的世界最大振动筛(５６m２)进行了工艺效果改善;对某企业超远共振自同步振动离心机进行了理论指导及优化设计;对某企业两类近共振双质体非线性振动离心机进行了改型优化设计.１２佳作论文名称:钛合金复杂大件等温局部加载成形极限研究作㊀㊀者:高鹏飞㊀㊀毕业学校:西北工业大学㊀㊀指导教师:杨㊀合㊀㊀(１)从定量分析局部加载成形材料流动特点出发,揭示了过渡区宏观缺陷产生机制,发现折叠缺陷对不均匀变形量最敏感,是制约宏观成形质量和成形极限的关键缺陷. (２)基于折叠区域表面存在应变速率集中的物理机制,引入应变速率集中指数表征折叠产生可能性,并采用灵敏度分析与序贯均匀实验结合的方法确定了折叠产生的指数临界值,建立了折叠缺陷判断准则,解决了局部加载过渡区折叠缺陷快速预测难题.(３)探明了钛合金等温局部在加载不均匀变形和温度历史耦合作用下可能获得的组织形态及演化机制,提出了在局部加载成形中通过近β锻＋常规锻获得三态组织的技术路线,揭示了局部加载热力参数对三态组织参数的定量影响规律,并建立了组织参数预测模型. (４)基于折叠缺陷和三态组织预测模型,提出了通过逐步搜索和逆向求解获得了钛合金复杂大件等温局部加载不均匀变形协调及目标三态组织下成形极限的方法,建立了等温局部加载不均匀变形和温度工艺规范.研究结果为宝钢T A１５钛合金大型整体隔框构件的成形制造提供了稳定成形的工艺规范,实现了钛合金大型整体锻件的省力成形成性一体化制造.３２１第六届 上银优秀机械博士论文奖 获奖论文续表序号奖项论文概述１３佳作论文名称:面向１４纳米特征尺寸集成电路后段制程的化学机械抛光作㊀㊀者:江㊀亮㊀㊀毕业学校:清华大学㊀㊀指导教师:雒建斌㊀㊀(１)在铜抛光阶段,使用１,２,４三唑和低浓度的聚胺T r i l o n P组合替代传统的苯并三氮唑,实现了高的铜抛光速率㊁低的铜静态腐蚀速率和良好的表面质量.在不牺牲铜抛光速率的前提下,有效地减小了铜互连碟形缺陷和电介质侵蚀.(２)系统地研究了１,２,４三唑在铜表面的钝化机理.在此基础上,提出了对应的铜的材料去除模型.基于该模型,推断出当p H值为６．０时,铜的材料去除机理为化学腐蚀促进机械磨损,分析了１,２,４三唑的钝化作用如何抑制铜抛光速率,量化对比了苯并三氮唑和１,２,４三唑的钝化动力学参数.(３)系统地研究了T r i l o n P在铜表面的作用机理.(４)在钌阻挡层抛光阶段,分别以过氧化氢和高碘酸钾作为氧化剂,研究了铜㊁钌㊁低介电常数电介质的保护层和低介电常数电介质各自的材料去除机理,在此基础上,研发了综合性能优异的钌阻挡层抛光液.特别是,以过氧化氢作为氧化剂,在过氧化氢和硝酸钾的协同作用下,钌抛光速率从３４ˑ１０－１０m/m i n提高至３７３ˑ１０－１０m/m i n,且实现了大于１．０的钌和铜抛光速率选择比.在此基础上,研究了钾离子对提高钌抛光速率的作用机理;以高碘酸钾作为氧化剂,使用苯并三氮唑和非离子型表面活性剂组合抑制了铜的化学腐蚀和铜/钌界面处的铜电偶腐蚀.在此基础上,研究了该组合在铜表面的协同作用机理.(５)将化学机械抛光技术延伸应用到超光滑铁基材料表面制备领域,采用两步法实现了表面粗糙度R a约为２．０n m的超光滑铁基材料表面.１４佳作论文名称:弱碰撞半物理仿真系统的机构设计与实验作㊀㊀者:曹㊀睿㊀㊀毕业学校:上海交通大学㊀㊀指导教师:高㊀峰㊀㊀(１)提出了一套双平台九轴联动系统.提出了一种创新的六自由度３３正交并联机构. (２)提出了一种直观且全面的工作空间描述方法;发现并证明了运动模拟器的一类关键点特性;利用这种关键点特性提出了一种基于工作空间需求的机构尺度设计方法. (３)建立了系统的等效惯性和刚度参数模型,以及机构尺度对系统的刚度㊁固有频率的影响关系模型;利用此模型并结合关键点和优化算法对机构尺度进行了优化设计. (４)建立了动力学模型和机电一体化数字样机;分析了驱动㊁传动系统与驱动能力需求之间的关系,并对驱动传动系统进行了综合设计.(５)建立了机构运动学参数误差对输出精度的影响关系模型;建立了两种运动学参数辨识模型,并利用实验进行了性能评估;提出了一套完善可行的标定实验方案,并利用此标定方案对系统进行了标定,保证了对接过程的模拟精度.１５佳作论文名称:工程塑料复杂曲面零件表层跨尺度金属图案精密制造技术作㊀㊀者:赵㊀凯㊀㊀毕业学校:大连理工大学㊀㊀指导教师:贾振元㊀㊀(１)在分析现有单一工艺手段优缺点的基础上,提出了激光加工与微细铣削组合的加工工艺,即借助高速数控激光加工的高效率,实现大面域金属覆层的高效去除;借助微细铣削加工的高精度,实现微小区域及宏观图案边缘的精密制造.(２)针对目前仍制约该方法工业应用的关键性工艺难题,开展了一系列研究工作,包括考虑机床动态特性的激光高效精密加工技术㊁微细铣削毛刺抑制方法和多工艺组合五轴联动数控加工装备研制等,并基于以上研究内容开展了典型零件 超高性能复杂曲面跨尺度图案天线的加工实验.经检测,所加工的复杂曲面零件表层图案最小特征尺寸１５０μm,最大特征尺寸２０mm,图案的对称度和几何尺寸误差小于ʃ２０μm.４２１中国机械工程第２８卷第１期２０１７年１月上半月续表序号奖项论文概述１６佳作论文名称:工程金属材料极端润湿性表面制备及应用研究作㊀㊀者:宋金龙㊀㊀毕业学校:大连理工大学㊀㊀指导教师:徐文骥㊀㊀(１)提出了在工程金属材料上构建和调控微/纳米微观结构基底,进而制备超亲水和超疏水极端润湿性表面的新方法;利用对环境危害较小的盐溶液,在铝㊁镁㊁铜㊁不锈钢等多种工程金属材料上构建微观结构并制备出超亲水和超疏水表面;掌握了各种方法的关键技术和基本规律,为解决阻碍极端润湿性表面实际应用的制备过程可控性差㊁效率低㊁环境危害大㊁生产成本高等瓶颈问题创造了有利条件.(２)针对超疏油表面可用于油污场合但难被加工的特点,提出了利用纳米级结构使非凹角的微米级结构转变为凹角结构,进而制备超疏油极端润湿性表面的新方法;基于电化学阳极溶解与沸水或银氨溶液浸泡相复合等加工方法,在铝材料上构建超疏油性所需的凹角结构,进而制备出适用于花生油㊁十六烷等典型油类液体的超疏油表面;研究并揭示了微观结构的演变规律,为利用其他技术手段构建凹角结构提供了依据和借鉴.(３)在加工出的极端润湿性表面基础上,论文提出了一种表面张力－重力双驱动油水分离的新方法;利用研制出的超疏水超亲油网覆盖桶状容器开口端组成分离装置,揭示了其油水分离机理,证明了其对十六烷㊁机油等多种不同黏度浮油的收集效率均达９４％以上.１７佳作论文名称:齿轮用T C２１D T钛合金表面稀土硼共渗强化及其磨削加工研究作㊀㊀者:朱延松㊀㊀毕业学校:南京航空航天大学㊀㊀指导教师:卢文壮㊀㊀(１)以新型高强高韧高损伤容限型钛合金T C２１D T为研究对象,探索了提高钛合金表面硬度的机制和方法,研究了表面强化钛合金磨削加工工艺,研究了钛合金齿轮表面黏着磨损及表面接触疲劳性能.在稀土硼共渗(R E B)钛合金表面非稳态扩散过程研究的基础上建立了稀土催化加速钛合金表面渗硼过程动力学模型和稀土加速渗层生长模型,研究了稀土催化硼原子扩散机制,得到了T C２１D T钛合金表面R E B共渗强化方法.(２)建立了含硬质相渗层钛合金表面单轴压缩构型及表面磨损模型,研究了硬质相颗粒强化效应对渗硼强化T C２１D T钛合金表面摩擦性能的影响,发现通过颗粒强化可有效降低微凸体塑性变形及表面黏着,减少钛合金表面黏着磨损.建立了表面增强钛合金磨削接触区应变梯度模型及磨削比能模型.(３)研究了磨削参数㊁硬质相颗粒等因素对渗硼强化T C２１D T钛合金磨削加工表面完整性的影响,得到了具有较好表面完整性的渗硼强化钛合金磨削加工工艺.研究了R E B共渗T C２１D T钛合金齿轮接触疲劳性能,分析了T C２１D T钛合金齿轮失效机制.１８佳作论文名称:五轴数控机床的运动控制建模及精度提高方法研究作㊀㊀者:杨吉祥㊀㊀毕业学校:华中科技大学㊀㊀指导教师:陈幼平㊁Y u s u fA l t i n t a s㊀㊀(１)建立了基于全局坐标系的五轴数控机床通用运动学模型.该模型已集成在实验室自主开发的V i r t u a l C N C 软件中,使该软件可以对用户配置的不同可行结构的五轴串联数控机床进行仿真分析.(２)提出了基于四元数的方向和位置解耦的五轴刀具路径生成算法.实验验证表明,所提出的五轴刀具路径生成算法能够得到连续㊁平稳的各轴运动命令.(３)建立了基于雅可比矩阵迭代计算的轮廓误差估算模型,设计了基于各轴位置环反馈补偿的轮廓误差控制器.实验验证表明,采用所提出的轮廓误差估算和控制模型后,轮廓误差减小为原来的４０％.(４)建立了基于雅可比矩阵和球杆仪测试的五轴机床几何误差辨识模型,提出了基于实际运动学反解的机床几何误差直接补偿模型.实验结果表明,辨识得到的误差元素可在最大６．７μm的误差范围内预测机床的几何误差行为,所提出的几何误差补偿模型在理论上可完全准确地补偿机床的几何误差.５２１第六届 上银优秀机械博士论文奖 获奖论文。
飞秒激光微加工技术概述.
编号2016120433研究类型理论研究分类号TN2学士学位论文（设计）Bachelor’s Thesis论文题目飞秒激光微加工技术概述作者姓名学号所在院系物理与电子科学学院学科专业名称电子信息科学与技术导师及职称论文答辩时间XXXXXXXX学士学位论文（设计）诚信承诺书目录1、绪论 (1)1.1课题研究背景及意义 (3)1.2国内外研究现状 (3)2、飞秒激光的产生原理 (5)2.1飞秒激光及其用途 (5)2.2飞秒激光的特性 (6)3 、飞秒激光微加工技术及其应用 (9)3.1飞秒激光微加工 (9)3.2 飞秒激光微加工技术的特点 (11)3.3 飞秒激光微加工技术与传统微加工技术的比较 (13)3.4飞秒激光微加工技术的应用 (14)3.5飞秒激光微加工技术的发展趋势应用前景 (26)4 、本论文主要工作总结及展望 (27)4.1本论文主要工作 (27)4.2总结与展望 (27)参考文献 (28)致谢飞秒激光微加工技术概述XXX（导师：XXX）（XXXXX物理与电子科学学院，湖北XX XXX）摘要：近年来，新兴的飞秒激光对科学家的新能源研究也有着重要意义。
本文首先综述飞秒激光及其微加工技术的发展史，其次再简单介绍下其在国内外的研究进展。
详细的介绍了飞秒激光微加工技术在物理、机械、生物以及医学方面等多方面的应用。
最后总结性的简述飞秒激光微加工技术的现在发展所遇到的问题和以后的发展趋势、应用前景。
关键词：飞秒激光微加工; 发展; 应用; 前景中图分类号：TN2Summary of Femtosecond Laser Micro ProcessingTechnologyXXX（Tutor: XXX）(College of Physics and Electronic Science，XXXXX)Abstract:In recent years, Emerging of femtosecond laser also has important significance for new energy research scientists.This paper firstreviews and femtosecond laser micro processing technology, thehistory of the second simple introduce the research progress at homeand abroad.Detailed introduces the femtosecond laser microprocessing technology in terms of physical, mechanical and biologicaland medical aspects of application.Finally the summary description offemtosecond laser micro processing technology now encounteredproblems and future development trends and application prospects. Key words:Femtosecond laser; Micro; application prospect飞秒激光微加工技术概述1 绪论1.1 课题研究背景及意义20世纪以来，人们的发明创造能力越来越强，各类的重大发明相继涌现。
飞秒激光技术在材料表面微加工中的应用
飞秒激光技术在材料表面微加工中的应用飞秒激光技术是一种高精度的激光加工技术，它在微电子学、光学、材料科学、生物医学等领域得到了广泛应用。
利用飞秒激光技术，可以对材料表面进行微加工，实现纳米级的高精度加工，具有很高的应用价值。
飞秒激光技术的基本原理是利用超快速的飞秒激光脉冲，使材料表面的电子受到激发和扰动，进而发生化学反应和物理变化，从而实现表面微加工。
与传统激光加工技术不同，飞秒激光技术的激光脉冲持续时间极短，仅有几飞秒（10^-15 s）的时间，因此可以实现纳米级的高精度加工。
飞秒激光技术在材料表面微加工中的应用非常广泛。
例如，可以利用飞秒激光技术制造微型结构，如微镜头、微透镜等光学元件，在光学领域具有重要的应用价值。
此外，飞秒激光技术还可以制造微型管道、微孔阵列等微流控结构，在生物医学领域具有广泛的应用前景。
最近，飞秒激光技术在材料表面的微加工中又有了新的应用。
研究人员发现，飞秒激光脉冲可以实现材料表面的纳米结构形成，使材料表面具有特殊的物理和化学性质。
例如，可以制造具有超级疏水、超级亲水等特殊表面性质的材料，具有广泛的应用前景。
此外，飞秒激光技术还可以制造具有微纳米结构的超级黑色材料，如碳纳米管阵列、纳米金属阵列等，具有很高的吸光性能，可以应用于太阳能电池、光学传感等领域。
飞秒激光技术在材料表面微加工中的应用还具有很多挑战和问题需要解决。
例如，高能量的飞秒激光脉冲容易导致材料表面的局部熔化和燃烧，影响加工效果。
此外，飞秒激光技术在加工大型工件时面临着加工速度慢、加工质量不稳定等问题。
因此，我们需要进一步深入研究飞秒激光技术在材料表面微加工中的机理和特性，探索新的加工方法和工艺，提高加工效率和加工质量。
总的来说，飞秒激光技术在材料表面微加工中具有广泛的应用前景。
通过不断深入地探索和研究，我们相信飞秒激光技术在材料加工领域的应用会越来越广泛，为我们的科技和生产带来更多的创新和发展。
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极小化重铸层／ 溅射物／ 腔 内残 留物 ）。飞秒激光以其 超 快 、超 强的独特 性质 ，带来 了全 新的制造 机理 。 本文以国家重大需求中对高质量 、高深径比微孔的制
造 需 求 为 背 景 ， 基 于 电子 动 态 调 控 飞 秒 激 光加 工 新
秒一 毫秒一 秒跨越１ ２ 个时间数量级的 电子动态实时演化
所 提 微 孔制 造 新方 法 也 有 望为 航 空航 天 、国
防 、微 电 子 等 领 域 的 国家 重 大 需 求 提 供 关 键 制 造 支 撑 ，同时 自行设 计 搭 建 的 国际 上首 套 跨 时 间尺 度 实验
径 比极 限 ，加 工出直径 １ ． ６ ｔ ｘ ｍ，深径 ￣ Ｌ ３ ３ ０ ： １ 的深小
支撑 。论文 的主要创新 性工作 内容包含 以下几个 方
面：
１ 、提 出 了通 过 空 间整 形 改 变 飞 秒 激 光 光 场 空 间
完毕。
分布 ，控制瞬时局部 电子密度分布及其相变过程 ，优
化 和 调 节 等 离 子体 喷 发 过 程 。采 用 多 种 方法 ，优 化 和 调 节 瞬 时 局 部 电子 密 度 分 布 ，不 断 增 大 了微 孔 加 工深
率 、质量 、一 致性 ； ４ 、建立 了靶球球 壳 上用于 充 气的深 ￣ Ｌ Ｊ ｇ ｎ 工 工
艺 ，新方法所加工微孔显著优于美国所公布结果。所
提 新 方法 已被 选 定为 国家重 大 专 项之 一 的 点火 工 程微 靶 靶球 微 孔 加 工 的唯 一研 制 手 段 ，工艺 规范 已经 制 定
论 文 摘 要
Ａ Ｂ Ｓ Ｔ Ｒ Ａ Ｃ Ｔ
论文题 目 飞秒激光高质量高深径比微孔加工机理及其在线观
测
论文作者 北京理工大学 ／ 夏博
指导教师 姜澜 、李晓炜 研 究 领 域： 激 光 微 纳 制 造 ） ）
点 火 工程 为 我 国 十 六 个 国 家 重 大 专 项 之 一 ，而 靶球微Ｖ Ｌ ａ Ｕ 造 是 其 中最 关键 环 节 之 一 。其 加 工 存在 大 量挑 战 （ 如 孔 径 小 而 深 径 比 大 、孔 型 质 量 要 求 高 、
过 程 在 线监 测 系 统 ，国际 上 首次 实 现 了微 孔加 工过 程
方法 ，创新性地辅以 自行设计搭建 的飞秒一 皮秒一 纳秒
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中电子电离、材料相变到组织性能演化跨时间尺度实
验 观 测 。利 用 多 时 间尺 度 观 测 系统 验证 了飞秒 激 光 空
毫秒一 秒跨越 ｌ ２ 个时 间数量级的电子动态实时演化过
孔 ，并 利 用 多种 方 法 对 微 孔 的深 径 比 、 质量 、通 透性
观测系统将有 望拓展至化学 深 远 的 影响 。 囝
进行检测 ；
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◆ 广 告 查 询 编 号 ： ２ ０ １ ２
２ 、基于 电子 动态 调控飞 秒激 光加工 新方法 ， 对 加工 中的 自聚焦效应 、等离子体 膨胀等物理过 程 调 控 ，首次 揭示并 消除了深孔加 工中常见 的弯曲现 象 ，极大提高 了微孔加工质量及可控性 ；
３ 、创 新 性 地 辅 以 自行 设 计搭 建 了飞 秒 一 皮秒一 纳
程观测 手段，揭示了飞秒激光与被加工材料 的非线性 非平衡 多尺度演化规律及影响机制 ，极大拓展了微孔
加 工 在 深 径 比 、 质量 、 效 率 、精 度 、一 致 性 等 方 面 的 极 限 加 工 能 力 ，为 点 火 靶 微 孔 制 造 提 供 关 键 技 术
域整形改变 电子分布可大幅提升孔加工的深径 比、效