納秒脈沖激光微加工系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、脈沖激光微加工技術(shù)作為精密加工、微結(jié)構(gòu)制造領(lǐng)域的先進(jìn)加工技術(shù)之一，具有非接觸、污染少、精度高、加工效果好、加工范圍廣等特點(diǎn)，在MEMS制造、航空航天、醫(yī)療儀器等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。 本文設(shè)計(jì)的納秒脈沖激光微加工系統(tǒng)，主要包括上位機(jī)軟件、納秒脈沖激光器、光路機(jī)械結(jié)構(gòu)、傳動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)等部分。光源采用的是波長(zhǎng)為355nm的紫外納秒脈沖激光器，脈沖寬度小于40ns，重復(fù)頻率從1Hz到100kHz可調(diào)。設(shè)計(jì)的光路機(jī)械結(jié)構(gòu)用

2、于引導(dǎo)光束，并將激光束聚焦于加工樣品的表面。傳動(dòng)系統(tǒng)是由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的二維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，步進(jìn)精度為625nm。控制系統(tǒng)采用上位機(jī)圖形處理、下位機(jī)控制加工的設(shè)計(jì)方案，以DSP和FPGA為核心的控制電路控制二維平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)和激光器的動(dòng)作，完成脈沖激光微加工的過(guò)程。相關(guān)加工實(shí)驗(yàn)表明，本系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)線寬20～50um的加工，并且合適的激光能量、加工速度和重復(fù)頻率有助于改善加工的質(zhì)量。 本論文完成的主要工作如下： 1.在分析納秒脈沖激光

3、加工原理的基礎(chǔ)上，完成了系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)。 2.具體設(shè)計(jì)了納秒脈沖激光微加工系統(tǒng)的光路和機(jī)械結(jié)構(gòu)，完成了系統(tǒng)的搭建。 3.完成了基于DSP和FPGA為核心的下位機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并制作調(diào)試了硬件電路。 4.完成了系統(tǒng)軟件程序的設(shè)計(jì)及調(diào)試，包括并口通訊、DSP數(shù)據(jù)處理、FPGA加工控制等程序。 5.利用納秒脈沖激光微加工系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)加工實(shí)驗(yàn)。分析了不同加工參數(shù)對(duì)加工效果的影響，并初步進(jìn)行了改善加工效果的實(shí)驗(yàn)