納秒脈沖激光微加工系統(tǒng)的設計與研究.pdf

1、脈沖激光微加工技術作為精密加工、微結構制造領域的先進加工技術之一，具有非接觸、污染少、精度高、加工效果好、加工范圍廣等特點，在MEMS制造、航空航天、醫(yī)療儀器等領域得到了廣泛的應用。 本文設計的納秒脈沖激光微加工系統(tǒng)，主要包括上位機軟件、納秒脈沖激光器、光路機械結構、傳動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)等部分。光源采用的是波長為355nm的紫外納秒脈沖激光器，脈沖寬度小于40ns，重復頻率從1Hz到100kHz可調。設計的光路機械結構用

2、于引導光束，并將激光束聚焦于加工樣品的表面。傳動系統(tǒng)是由步進電機驅動的二維運動平臺，步進精度為625nm?？刂葡到y(tǒng)采用上位機圖形處理、下位機控制加工的設計方案，以DSP和FPGA為核心的控制電路控制二維平臺的運動和激光器的動作，完成脈沖激光微加工的過程。相關加工實驗表明，本系統(tǒng)能夠實現(xiàn)線寬20～50um的加工，并且合適的激光能量、加工速度和重復頻率有助于改善加工的質量。 本論文完成的主要工作如下： 1.在分析納秒脈沖激光

3、加工原理的基礎上，完成了系統(tǒng)的總體方案設計。 2.具體設計了納秒脈沖激光微加工系統(tǒng)的光路和機械結構，完成了系統(tǒng)的搭建。 3.完成了基于DSP和FPGA為核心的下位機控制系統(tǒng)設計，并制作調試了硬件電路。 4.完成了系統(tǒng)軟件程序的設計及調試，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)進行相關加工實驗。分析了不同加工參數(shù)對加工效果的影響，并初步進行了改善加工效果的實驗