飛秒激光雙光子聚合加工掃描路徑的規(guī)劃.pdf

1、飛秒激光雙光子聚合（Two-Photon Polymerization，簡(jiǎn)稱TPP）被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)三維微納結(jié)構(gòu)功能器件加工最具發(fā)展前景的工藝方法之一，具有高精度、良好空間選擇性和真三維加工能力。并且在微電子、光電子、通信、生物醫(yī)藥、微機(jī)電系統(tǒng)和超材料等領(lǐng)域都具有廣泛的應(yīng)用前景。
　　飛秒激光雙光子聚合加工根據(jù)光聚合材料與飛秒激光脈沖發(fā)生非線性雙光子吸收作用，通過(guò)掃描系統(tǒng)對(duì)分層截面進(jìn)行掃描，實(shí)現(xiàn)截面區(qū)域的固化。并通過(guò)逐層加工的方式，形

2、成立體微結(jié)構(gòu)。因此在加工過(guò)程中，掃描路徑規(guī)劃作為影響成形件精度和成形效率的重要因素，有待于進(jìn)一步研究。
　　本文分別從截面輪廓數(shù)據(jù)擬合和掃描路徑生成算法兩個(gè)方面展開(kāi)研究。由于掃描路徑是基于截面輪廓數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)劃的，因此必須對(duì)截面輪廓數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合處理，并選擇直線和非均勻有理B樣條曲線進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合。該算法以最小二乘法為基礎(chǔ)，根據(jù)斜率和長(zhǎng)度判斷對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分段擬合處理，并且通過(guò)二分法優(yōu)化控制點(diǎn)數(shù)目。經(jīng)實(shí)例仿真分析，在允許誤差范圍內(nèi)，采用該方

3、法可以用較少的NURBS曲線逼近原截面輪廓。
　　然后采用輪廓環(huán)偏置掃描和分組光柵式掃描相結(jié)合的復(fù)合掃描方式，進(jìn)行二維截面的填充。通過(guò)對(duì)獨(dú)立輪廓組的劃分、輪廓環(huán)偏置掃描算法中停止掃描的判斷以及分組光柵式掃描算法中交點(diǎn)的優(yōu)化篩選來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。該算法有效避免了傳統(tǒng)往復(fù)掃描出現(xiàn)空行程的缺點(diǎn)，以及輪廓環(huán)偏置掃描算法不穩(wěn)定、判斷復(fù)雜的特性，能夠延長(zhǎng)激光器的使用壽命。
　　最后以LabVIEW軟件作為開(kāi)發(fā)工具對(duì)掃描路徑生成系統(tǒng)進(jìn)行模塊