柔性加工系统中激光参量的数值化控制及界面设计

激光柔性加工是近几年兴起的一种先进制造技术，它结合了激光加工与柔性制造的特点，有很好的应用前景。在本论文中，讨论了与之相关的课题研究，其中包括：（1）激光器的稳定控制。包括激光器通讯方式的研究，底层驱动程序（VxD）的特点和开发应用，并给出了相关程序的解释。（2）激光器控制程序的开发。包括程序的设计思想、主要模块的功能和激光参数数值化控制的实现。（3）激光柔性加工系统控制软件的开发。包括软件的设计目标、主要功能、模块构成和软件易用性设计。（4）激光加工工艺试验。研究了主要的模具材料经过激光表面强化后粗糙度、材料组织、硬度以及耐磨性等主要力学性能的改善。薄板打筛孔主要分析了激光打孔的优势所在。

Ultrafast dynamics in ZnO thin films irradiated by femtosecond lasers

The damage morphologies, threshold fluences in ZnO films were studied with femtosecond laser pulses. Time-resolved reflectivity and transmissivity have been measured by the pump-probe technique at different pump fluences and wavelengths. The results indicate that two-phase transition is the dominant damage mechanism, which is similar to that in narrow band gap semiconductors. The estimated energy loss rate of conduction electrons is 1.5 eV/ps. (c) 2005 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Active glass-polymer superlattice structure for photonic integration.

We propose an all-laser processing approach allowing controlled growth of organic-inorganic superlattice structures of rare-earth ion doped tellurium-oxide-based glass and optically transparent polydimethyl siloxane (PDMS) polymer; the purpose of which is to illustrate the structural and thermal compatibility of chemically dissimilar materials at the nanometer scale. Superlattice films with interlayer thicknesses as low as 2 nm were grown using pulsed laser deposition (PLD) at low temperatures (100 °C). Planar waveguides were successfully patterned by femtosecond-laser micro-machining for light propagation and efficient Er(3+)-ion amplified spontaneous emission (ASE). The proposed approach to achieve polymer-glass integration will allow the fabrication of efficient and durable polymer optical amplifiers and lossless photonic devices. The all-laser processing approach, discussed further in this paper, permits the growth of films of a multitude of chemically complex and dissimilar materials for a range of optical, thermal, mechanical and biological functions, which otherwise are impossible to integrate via conventional materials processing techniques.

提高大型激光加工机器人精度的方法

本文介绍了大范围、高精度 5轴激光加工机器人系统的研究开发情况 .在提高其绝对精度的前提下 ,对大范围框架式机器人的结构、高精度机器人的误差补偿方法进行了探讨 .采用有限元分析的方法对机器人本体进行了优化设计 ,确保了高精度大型激光加工机器人设计的正确性 .基于测量数据 ,建立了机器人误差模型 ,对机器人系统误差进行了补偿 ,取得了较好的结果 ,保证机器人系统的激光加工精度

Los diferentes tipos de láser y sus aplicaciones en podología

Los diferentes tipos de láseres, sobre todo el láser de diodo, irrumpen en la terapéutica podológica para proporcionar una alternativa más de tratamiento en muchas patologías que son el día a día de las consultas. El buen manejo y el conocimiento de sus características son requisitos imprescindibles para no tener efectos secundarios indeseados y poder llevar a cabo tratamientos poco dolorosos, minimizando el tiempo total, y muchas veces proporcionando una solución a diversas patologías.

VUV-Laserablation von Spinnenseide

Spinnenseide gehört zu den stabilsten bekannten Polymerverbindungen. Spinnfäden können bis auf das Dreifache ihrer ursprünglichen Länge gedehnt werden, bevor sie reißen, und dabei mit rund 160 MJ/m³ mehr als dreimal soviel Energie absorbieren wie die stärkste synthetisch hergestellte Faser Kevlar (50 MJ/m³). Dabei weisen Spinnfäden mit 2 bis 5 Mikrometer nur ein Zehntel des Durchmessers eines menschlichen Haares auf. Das präzise, berührungslose Bearbeiten von Spinnenseide ist für verschiedene technische Anwendungen interessant, insbesondere wenn dabei ihre außergewöhnlichen Eigenschaften erhalten bleiben. Könnten die von Natur aus dünnen Seidenfäden gezielt in ihrem Durchmesser verringert werden, so wären sie unter anderem in der Mikroelektronik einzusetzen. Hier könnten sie als Trägermaterial für eine dünne, elektrisch leitfähige Schicht fungieren. Man erhielte Nanodrähte, die auch in mechanisch besonders belasteten Mikroelektronikbauteilen (MEMS) Verwendung finden könnten. In dieser Arbeit wird die Verwendung der laserinduzierten Ablation zur gezielten Bearbeitung von Haltefäden der Schwarzen Witwe (Latrodectus hesperus) beschrieben. Eingesetzt wurde ein VUV-Excimerlaser vom Typ LPF 205 (Lambda-Physik, Göttingen) mit einer Wellenlänge von 157 nm und einer Pulsdauer von 18 ns. Eine berührungslose Laserbearbeitung bei 157 nm erlaubt einen effizienten und präzisen Abtrag von Material durch Ablation aufgrund der geringen optischen Eindringtiefe von unter 100 nm oberhalb einer Schwellenfluenz (Energie/Fläche) von Φth=29 mJ/cm², ohne dabei das umgebende Material thermisch zu beeinträchtigen. Parallel zur Ablation setzt allerdings eine wellenförmige Oberflächenstrukturierung auf der Faseroberfläche ein, wodurch die mechanische Belastbarkeit der Faser entscheidend geschwächt wird. Die Ursache hierfür liegt im Abbau materialbedingter Spannungsfelder („stress release“) innerhalb einer durch das Laserlicht induzierten dünnen Schmelzschicht. Im Rahmen dieser Arbeit ist es nun gelungen, diese Strukturen durch einen anschließenden Glättungsprozeß zu entfernen. Dabei wird auf der bestrahlten Oberfläche mittels Laserlichts eine glatte Ablation erzielt. Mit feinerer Abstufung dieser Prozeßschritte konnte der Durchmesser des verwendeten Spinnenseidefadens zum Teil um 70 Prozent bis auf ca. 750 nm verringert werden. Durch Zugfestigkeitsexperimente wurde belegt, daß die mechanischen Eigenschaften der so bearbeiteten Spinnenseide weitgehend erhalten bleiben. Die im Rahmen dieser Arbeit angewandte Methode erlaubt somit eine präzise Laserablation von Spinnenseide und ähnlichen hochabsorbierenden Materialien, ohne deren Kernsubstanz in ihrer Beschaffenheit zu verändern.

Fabrication of microenvironments with different geometrical features for cell growth studies

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Burning Graphene Layer-by-Layer

Graphene, in single layer or multi-layer forms, holds great promise for future electronics and high-temperature applications. Resistance to oxidation, an important property for high-temperature applications, has not yet been extensively investigated. Controlled thinning of multi-layer graphene (MLG), e.g., by plasma or laser processing is another challenge, since the existing methods produce non-uniform thinning or introduce undesirable defects in the basal plane. We report here that heating to extremely high temperatures (exceeding 2000 K) and controllable layer-by-layer burning (thinning) can be achieved by low-power laser processing of suspended high-quality MLG in air in "cold-wall" reactor configuration. In contrast, localized laser heating of supported samples results in non-uniform graphene burning at much higher rates. Fully atomistic molecular dynamics simulations were also performed to reveal details of oxidation mechanisms leading to uniform layer-by-layer graphene gasification. The extraordinary resistance of MLG to oxidation paves the way to novel high-temperature applications as continuum light source or scaffolding material.

Highly thermally responsive hybrid in-fiber slab waveguide grating structure with a plastic core and a silica cladding

A 1.2(height)×125(depth)×500(length) micro-slot was engraved along a fiber Bragg grating by chemically assisted femtosecond laser processing. By filling epoxy and UV-curing, waveguide with plastic-core and silica-cladding was created, presenting high thermal responding coefficient of 211pm/°C.

Highly thermally responsive hybrid in-fiber sSlab waveguide grating structure with a plastic core and a silica cladding

A 1.2(height)×125(depth)×500(length) micro-slot was engraved along a fiber Bragg grating by chemically assisted femtosecond laser processing. By filling epoxy and UV-curing, waveguide with plastic-core and silica-cladding was created, presenting high thermal responding coefficient of 211pm/°C.

Sub-critical regime of femtosecond inscription

We apply well known nonlinear diffraction theory governing focusing of a powerful light beam of arbitrary shape in medium with Kerr nonlinearity to the analysis of femtosecond (fs) laser processing of dielectric in sub-critical (input power less than the critical power of selffocusing) regime. Simple analytical expressions are derived for the input beam power and spatial focusing parameter (numerical aperture) that are required for achieving an inscription threshold. Application of non-Gaussian laser beams for better controlled fs inscription at higher powers is also discussed. © 2007 Optical Society of America.

Nonlinear diffraction in sub-critical femtosecond inscription

Material processing using high-intensity femtosecond (fs) laser pulses is a fast developing technology holding potential for direct writing of multi-dimensional optical structures in transparent media. In this work we re-examine nonlinear diffraction theory in context of fs laser processing of silica in sub-critical (input power less than the critical power of self-focusing) regime. We have applied well known theory, developed by Vlasov, Petrishev and Talanov, that gives analytical description of the evolution of a root-mean-square beam (not necessarily Gaussian) width RRMS(z) in medium with the Kerr nonlinearity.

Highly thermally responsive hybrid in-fiber slab waveguide grating structure with a plastic core and a silica cladding

A 1.2(height)×125(depth)×500(length) micro-slot was engraved along a fiber Bragg grating by chemically assisted femtosecond laser processing. By filling epoxy and UV-curing, waveguide with plastic-core and silica-cladding was created, presenting high thermal responding coefficient of 211pm/°C.

Highly thermally responsive hybrid in-fiber sSlab waveguide grating structure with a plastic core and a silica cladding

A 1.2(height)×125(depth)×500(length) micro-slot was engraved along a fiber Bragg grating by chemically assisted femtosecond laser processing. By filling epoxy and UV-curing, waveguide with plastic-core and silica-cladding was created, presenting high thermal responding coefficient of 211pm/°C.

Nonlinear diffraction in sub-critical femtosecond inscription

Material processing using high-intensity femtosecond (fs) laser pulses is a fast developing technology holding potential for direct writing of multi-dimensional optical structures in transparent media. In this work we re-examine nonlinear diffraction theory in context of fs laser processing of silica in sub-critical (input power less than the critical power of self-focusing) regime. We have applied well known theory, developed by Vlasov, Petrishev and Talanov, that gives analytical description of the evolution of a root-mean-square beam (not necessarily Gaussian) width RRMS(z) in medium with the Kerr nonlinearity.