短脉冲激光微孔制备的双脉冲方法研究

王晓东; MICHALOWSKI Andreas; DAUSINGER Friedrich; 刘劲松

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短脉冲激光微孔制备的双脉冲方法研究

王晓东 , MICHALOWSKI Andreas , DAUSINGER Friedrich , 刘劲松

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Citation:

短脉冲激光微孔制备的双脉冲方法研究

1.
华中科技大学, 光电子科学与工程学院, 武汉光电国家实验室, 武汉, 430074;
2.
斯图加特大学, 射线工具研究所, 斯图加特, 70569

作者简介: 王晓东(1977- ),男,博士研究生,现主要从事激光微加工的研究..

通讯作者: 刘劲松, jsliu4508@vip.sina.com

中图分类号: TG665

Double-pulse technique for short pulse laser drilling

1.
Wuhan National Laboratory for Optoelectronics, School of Optoelectronic Science and Engineering, Huazhong University ofScience and Technology, Wuhan 430074, China;;
2.
Institut fur Strahlwerkzeuge, Universitat Stuttgart, Stuttgart 70569, Germany

Corresponding author: LIU Jin-song, jsliu4508@vip.sina.com

CLC number: TG665

摘要: 为了提高纳秒短脉冲激光微孔制备的加工效率,采用了一种新颖的双脉冲方法。通过时域脉冲塑形将调Q激光器产生的普通纳秒脉冲变换为具有几十纳秒脉冲时间间隔的双脉冲序列。使用这种双脉冲序列对不锈钢试件进行打孔实验,与传统单脉冲打孔结果对比发现,在一定条件下双脉冲序列能将打孔烧蚀率提高一个数量级以上。实验中研究了脉冲能量、重复频率以及环境气体压力对双脉冲序列烧蚀率的影响,并将脉冲烧蚀率提高的原因归结为材料预加热、材料溶液的加速以及瞬时准真空环境,对各种机制分别进行了讨论。结果表明,采用双脉冲方法替代普通单脉冲进行金属打孔,可以在相同能量密度,相同脉冲重复频率的情况下大幅度提高脉冲烧蚀率,为高效激光微孔制备提供了新方法。
- 激光技术 /
- 激光打孔 /
- 双脉冲 /
- 脉冲塑形 /
- 烧蚀率
Abstract: In order to improve the efficiency of short pulse laser drilling,a double-pulse technique is put forward.The double-pulse herein represents two neighboring nanosecond pulses with several tens of nanoseconds interpulse separation,acquired by temporal pulse shaping.In the experiments,laser beams from a Q-switched Nd: YLF laser was focused on steel workpieces 0.4mm~1.0mm thick.The influence of energy density,repetition rate and the ambient gas pressure on ablation rate was studied. Che experimental results show a significant enhancement of ablation rates using double-pulse instead of conventional single-pulse under the same condition of energy density and pulse repetition frequency.The ablation mechanism of the double-pulse drilling,intauding material preheating,melt flow accelerating and quasi-vacuum environment,was discussed respectively.These results are important for practical efficient laser drilling.
- laser technique /
- laser drilling /
- douhle-pulse /
- pulse shaping /
- ablation rate

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短脉冲激光微孔制备的双脉冲方法研究

通讯作者: 刘劲松, jsliu4508@vip.sina.com

作者简介: 王晓东(1977- ),男,博士研究生,现主要从事激光微加工的研究.

1. 华中科技大学, 光电子科学与工程学院, 武汉光电国家实验室, 武汉, 430074;
2. 斯图加特大学, 射线工具研究所, 斯图加特, 70569

收稿日期: 2008-03-27
录用日期: 2008-05-05
网络出版日期: 2009-06-25

关键词:

摘要: 为了提高纳秒短脉冲激光微孔制备的加工效率,采用了一种新颖的双脉冲方法。通过时域脉冲塑形将调Q激光器产生的普通纳秒脉冲变换为具有几十纳秒脉冲时间间隔的双脉冲序列。使用这种双脉冲序列对不锈钢试件进行打孔实验,与传统单脉冲打孔结果对比发现,在一定条件下双脉冲序列能将打孔烧蚀率提高一个数量级以上。实验中研究了脉冲能量、重复频率以及环境气体压力对双脉冲序列烧蚀率的影响,并将脉冲烧蚀率提高的原因归结为材料预加热、材料溶液的加速以及瞬时准真空环境,对各种机制分别进行了讨论。结果表明,采用双脉冲方法替代普通单脉冲进行金属打孔,可以在相同能量密度,相同脉冲重复频率的情况下大幅度提高脉冲烧蚀率,为高效激光微孔制备提供了新方法。