飞秒激光精密加工微晶玻璃的工艺及机理研究开题报告

全文总字数：3489字

1. 研究目的与意义（文献综述）

微晶玻璃是一种无机非金属材料，其内部含有致密的微晶相和玻璃相，同时兼顾玻璃、陶瓷的优良性能，如机械强度高、热膨胀性可调、耐化学腐蚀等，可作为建筑、光学、力学材料应用于各个领域。目前微晶玻璃的制造工艺非常成熟，然而由于易碎特性使其加工比较困难，另外，各领域应用需求的增大对其加工提出了更高的挑战，例如宏观上精密切割、钻孔以及微观上在材料内部制作光波导、微通道等，这些加工需求对于传统的机械加工方法难度非常大，因此解决微晶玻璃的精准加工是一个亟待解决的问题[1-3]。

飞秒激光出现以来，啁啾脉冲放大、以钛宝石晶体为主的增益介质、克尔透镜锁模和半导体可饱和吸收镜等技术促使着它从染料激光器发展到自启动克尔透镜锁模激光器，以及后来的二极管泵浦全固态飞秒激光器和飞秒光纤激光器。 [4-6]为满足科研和生产进一步发展的要求，国内外学者仍然致力于飞秒激光器研究，纷纷搭建微加工系统。飞秒激光微加工系统也是目前以来国内外研究的重点领域，具有以下优点：①工作稳定性提高，寿命延长，如畅销全球的cpa-21××系列的种子光有20年的平均无故障时间；②实现mhz的重复频率输出；③可调谐波长范围变广，加工精度、光束质量较高；④利用它的超快特性，逐渐实现三维精细加工。⑤飞秒激光系统在小型化、可调可控性、实用性、全光纤等方面还有很大的发展空间。 [7-8]整体上。飞秒激光具有脉冲极短，瞬时功率高等优点，相较于传统的机械加工方式，使用超快激光精密加工技术具有加工效率高、质量好的优点。

基于以上背景，本课题采用飞秒激光对微晶玻璃进行微加工（切割、钻孔），探究激光加工参数对玻璃加工的基础规律，通过超景深显微镜等对加工质量进行分析，比较不同参数对加工效果的影响，通过比较激光加工前后玻璃的相关性能差异，探索激光作用玻璃的机理。为实现高质量、高效率的玻璃精密加工及应用，提供一定的参考价值 [9]。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 研究内容

采用飞秒激光对微晶玻璃进行切割、钻孔，探究激光加工参数对玻璃加工效果的影响与基础规律，通过比较激光加工前后玻璃的相关性能差异，探索激光作用玻璃的机理 [11]。

研究课题是飞秒激光精密加工微晶玻璃的工艺及机理研究。首先从微晶玻璃的组成出发，了解它的制备以及特点还有应用。 [10-13]之后再研究飞秒激光对于微晶玻璃的加工的具体操作，通过实验加深自身的理解，比如飞秒激光与物质相互作用原理，飞秒激光在透明介质中的传输等。最终的目标是理解飞秒激光精密加工微晶玻璃的工艺以及其流程，探索加工参数（加工速度、激光平均功率等）对微晶玻璃各性能的影响规律，加深对飞秒激光作用微晶玻璃的机理领悟。[16]

3. 研究计划与安排

第1到3周：开始查阅相关文献资料，完成英文翻译，并了解课题所研究的主要内容；

第4周：着重写开题报告；

第5到8周：阅读文献，熟悉表征方法，撰写论文中的绪论除了实验部分，进行实验设计，选择微晶玻璃，搭建激光加工系统；

4. 参考文献（12篇以上）

1. 王婕丽,詹鑫,孙裴.激光加工透明晶体与玻璃的研究进展[j].应用激光,2018,38(03):485-495.

2. lopez j, mishchik k, chassagne b, et al. glass cutting using ultrashort pulsed bessel beams[c]//international congress on applications of lasers electro-optics. laser institute of america, 2015, 2015(1): 60-69.

3. chen j , wu z . laser cutting of ultra-thin glasses based on a nonlinear laser interaction effect[j]. proceedings of spie - the international society for optical engineering, 2013, 8786(22):11306-11312.

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