[发明专利]一种激光微凹坑阵列制造装置和方法

权利要求书

1.一种激光微凹坑阵列制造装置，其特征在于：包括脉冲激光器（1）、全反镜（4）、会聚透镜（5）、喷水装置（6）、吸收层（8）、平网（9）、柔性贴膜（10）、夹具（12）、工作台（13）、信号线（14）和控制器（15）；脉冲激光器（1）的出光口处设有全反镜（4），全反镜（4）与水平方向成45°，全反镜（4）下方设有会聚透镜（5），会聚透镜（5）下方正对工作台（13），工件（11）上表面从下往上依次放置柔性贴膜（10）和表面喷涂有吸收层（8）的平网（9），保证平网（9）有吸收层（8）的一面朝上，柔性贴膜（10）、平网（9）和工件（11）通过夹具（12）装夹在工作台（13）上，工作台（13）上设有喷水装置（6），脉冲激光器（1）和工作台（13）通过信号线（14）与控制器（15）相连。

2.根据权利要求1所述的一种激光微凹坑阵列制造装置，其特征在于：还包括均质器（3）；均质器（3）固定在脉冲激光器（1）和全反镜（4）之间。

3.根据权利要求1或2所述的一种激光微凹坑阵列制造装置，其特征在于：所述平网（9）的厚度为180μm~350μm，且弹性模量不小于200GPa；所述柔性贴膜（10）的厚度为150μm~300μm；所述吸收层（8）的厚度为100μm~250μm。

4.根据权利要求1或2所述的一种激光微凹坑阵列制造装置，其特征在于：所述工作台（13）至少为X，Y方向二轴联动工作台。

5.根据权利要求1所述的一种激光微凹坑阵列制造装置的方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一，将吸收层（8）喷涂在平网（9）的其中一面上，用鼓风机对着平网（9）的另一面吹风，确保平网（9）的网孔不被吸收层（8）堵住；

步骤二，对工件（11）进行表面打磨抛光，然后用丙酮和酒精清洗；

步骤三，在工件（11）上表面从下往上依次放置柔性贴膜（10）和表面喷涂有吸收层（8）的平网（9），同时，保证平网（9）喷涂有吸收层（8）的一面朝上；

步骤四，利用夹具（12）将平网（9）和工件（11）装夹在工作台（13）上，喷水装置（6）向平网（9）表面喷水，使平网（9）表面形成厚度为1mm~3mm的水层（7）；

步骤五，利用控制器（15）控制脉冲激光器（1）输出的激光束（2）经过均质器（3）、全反镜（4）和会聚透镜（5）后，聚焦在工件（11）表面附近，聚焦的激光束（2）穿过水层（7），使一部分激光束（2）被平网（9）上的吸收层（8）所阻挡和吸收，产生等离子体爆炸形成冲击波，冲击波压紧平网（9），使平网（9）、柔性贴膜和工件三者紧贴在一起，相互间不留缝隙；另一部分激光束（2）被平网（9）的网孔分割成多道与网孔形状一致的激光束（2），并辐照在柔性贴膜（10）表面，使柔性贴膜（10）熔化和气化，接着激光束辐照在工件（11）表面，产生激光水下烧蚀现象，在工件（11）表面形成微凹坑阵列；

步骤六，利用控制器（15）控制工作台（13）的水平移动，使光斑移动到新的位置，重复步骤五和步骤六，直至整个工件（11）表面完成微凹坑制造。

6.根据权利要求5所述的一种激光微凹坑阵列制造装置的方法，其特征在于：所述脉冲激光器（1）输出的激光脉宽为5ns~30ns；焦点位置的光斑直径大于3mm，并且焦点位置的激光功率密度不小于1GW/cm²。