[发明专利]纯金属或合金产品微孔加工系统

说明书

本发明提供了一种纯金属或合金产品微孔加工系统，涉及微孔加工领域。该纯金属或合金产品加工系统包括超短激光脉冲发生器、激光状态调整装置、高斯激光脉冲生成装置、环形激光脉冲生成装置以及激光脉冲合成装置，实现了减少了初次等离子体的排放时间以及初次等离子体排放过程中的残留物，提高了微孔的孔壁的光滑程度，加深了对微孔的打孔极限深度；分两次进行小能量脉冲激光实现能量注入，比相同总能量的单次大能量脉冲激光更有利于微孔口径尺寸的减小，同时降低了产生裂纹的可能性，并且聚焦后的第二激光束的环形光斑的中心环线的直径与聚焦后的第一激光束形成的高斯光斑的中心环线的直径之比大于1，可提高激光能量的注入效率。

技术领域

本发明涉及微孔加工领域，具体而言，涉及一种纯金属或合金产品微孔加工系统。

背景技术

在金属及合金材料的微孔加工领域，激光微深孔加工技术被广泛应用于涡轮叶片、油泵、油嘴、滤网、喷丝板、水刀、模具、医疗用具、钟表零件、印制电路板等微孔加工领域。对普通的长脉冲激光加工而言，如ns激光，在孔径～50um时深径比大约为10，加工孔的孔壁表面粗糙度差；再如准分子激光，但加工速度极慢，加工成本高,加工um级孔仅适合于加工um级薄膜。普通的UV激光要么在低脉冲能量下可以实现更小微孔口径尺度但是微孔深度又很难满足要求，要么采用大单脉冲能量，加工深度很深但孔径却又很大也难以满足微深孔加工的要求。这些都严重制约了超短激光脉冲加工的应用。而作为超短激光脉冲的典型代表，飞秒激光自从20世纪80年代诞生以来，各种超短激光脉冲特别是飞秒脉冲激光被广泛应用于物理、化学、机械及生物等学科。激光波长覆盖几乎红外到极紫外波段，脉冲宽度也减小到几个光周期。

由于飞秒激光可以产生一些极端物理条件，使其在加工领域方面拥有一些独特的优势。其加工机理不同于以往的长脉冲激光加工，能够在极短的时间内(通常～100fs)将其全部能量注入到很小的作用区域(通常10～100um2量级)，瞬间的高能量密度沉积将使电子的吸收和运动方式发生变化，可以避免激光线性吸收、能量转移和扩散过程等的影响，从而在根本上改变了激光与物质相互作用的机制；再加上材料的阈值特性，使得加工区域远小于激光作用区域，加工尺寸可以突破衍射极限等，使其加工方式成为具有超高精度、超高空间分辨率和加工材料范围的无选择性。

现有技术中的飞秒激光微孔加工，由于受到临界等离子体屏蔽的影响，其小孔极限深度通常都在300um以内，极限深度不够深，烧蚀孔径均在100um以上，烧蚀孔径较大，重铸层厚度厚、厚裂纹较多并且超短激光脉冲能量利用率低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种纯金属或合金产品微孔加工系统，其旨在改善上述的问题。

本发明实施例提供了一种纯金属或合金产品微孔加工系统，所述纯金属或合金产品加工系统包括超短激光脉冲发生器、激光状态调整装置、高斯激光脉冲生成装置、环形激光脉冲生成装置以及激光脉冲合成装置，

所述超短激光脉冲发生器用于产生超短激光脉冲，并将超短激光脉冲输出至所述激光状态调整装置；

所述激光状态调整装置用于调节所述超短激光脉冲发生器输入的超短激光脉冲包含的光斑直径的大小至所需求的第一光斑直径值，并将调节后的超短激光脉冲分束为第一激光束与第二激光束，并将第一激光束、第二激光束分别输出至所述高斯激光脉冲生成装置、所述环形激光脉冲生成装置，其中，第一激光束、第二激光束单位时间的光脉冲的个数为预设定的阈值；

所述高斯激光脉冲生成装置所构成的光臂与所述环形激光脉冲生成装置所述构成的光臂的光程差在预设定的阈值范围内，所述高斯激光脉冲生成装置用于调节第一激光束的功率，并准直第一激光束以及调节第一激光束的光斑大小以达到所需求的第二光斑直径值，然后将调节后的第一激光束进行延迟从而生成高斯激光脉冲，并输出至所述激光脉冲合成装置；