飞秒激光并行加工方法及在FPC微孔加工中的应用研究

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1、分类号密级UDC学校代码10500硕士学位论文（全日制学术学位）题目：飞秒激光并行加工方法及在FPC微孔加工中的应用研究英文题目：TheParallelProcessingMethodofFemtosecondLaseranditsApplicationinFPCMicro-holeMachining学位申请人姓名：张骆申请学位学科专业：机械制造及其自动化指导教师姓名：刘顿二○一八年五月分类号密级UDC学校代码10500硕士学位论文题目飞秒激光并行加工方法及在FPC微孔加工中的应用研究英文题目TheParallelProcessingMetho

2、dofFemtosecondLaseranditsApplicationinFPCMicro-holeMachining研究生姓名（签名）指导教师姓名（签名）职称教授申请学位学科名称机械制造及其自动化学科代码080201论文答辩日期20180519学位授予日期20180630学院负责人（签名）评阅人姓名李刚炎评阅人姓名石端伟2018年5月25日学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的研究成果。除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的

3、研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖北工业大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日摘要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

4、烧蚀，属于“冷加工”，有着热影响区域小，精度高等优点。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，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。本文利用液晶空间光调制器（SpatialLightModulator,SLM），结合GSW算法，产生多光束对FPC进行打孔实验，极大地提高了激光器的能量利用率和加工效率，本文的主要研究内容如下：论文的第二章，介绍了FPC的结构特性以及激光对材料的作用机理，激光对金属材料的作用机理

5、。讨论了现阶段冲击打孔法和轮廓迂回法两种激光打孔方式，另外介绍了影响激光脉冲钻孔的主要影响参数。论文的第三章，设计光路和搭建了飞秒激光单光束打孔实验系统，主要分析脉冲数，单脉冲能量对打孔的影响，为后面多光束打孔提供参考。在论文的第四章，介绍了所设计的飞秒并行加工系统，包括所设计的光路图，详细介绍了空间光调制器的相位调制原理与4F系统，对GSW算法的原理以及特性做出了详细介绍。并且设计了多光束并行加工的同步控制系统，对此系统做了详细介绍。在论文的第五章，运用GSW算法计算了10×10阵列和字符“H”“B”“U”“T”微孔群的多光束全息图，并将这些

6、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0.75，加工微孔孔径尺寸偏差为1.34um，多光束均匀性超过0.87。因此，本文研究的微孔加工技术是一种高效的并行加工方式。最后，用设计的同步控制系统，在FPC上打出了”HBUT”以及”LASER”字样。最后，是对论文的总结以及展望，并对接下来的研究提供了几点展望与建议。关键词：飞秒激光，空间光调制器，并行打孔IAbstractThefemtosecondlaserhasanultra-sh

7、ortpulsewidth,canactonthematerialinaveryshorttimescale,anddoesnotgenerateablation.Itbelongsto“coldprocessing”,hasasmallheat-affectedarea,andhashighprecision.Thesingle-pulseenergyrequiredforthefemtosecondlasertomakeholesinmetallicmaterialsisoftenatthemicro-focuslevel.Thefemto

8、secondlaseroutputsinglepulseenergyismuchhigherthantherequiredenergy.Iftheco