高速大尺度微納結構加工技術的新進展

今日捷克實驗院Hilase咨詢中心和捷克理工學社會核電學工學程技術理工大學的研究方案的人員，在穩定大大小微納組成制作上有了核心進行。

實驗展示了使用四光束直接激光干涉（Direct Laser Interference Patterning，DLIP）光致表面周期結構（Laser Induced Periodic Surface Structures，LIPSS）技術，在AISI326L鋼上，可單次成形數千加工點，達到了203200微坑/秒的加工速度。
實驗中使用的光源為Hilase Perla B型激光器，
在《Optics & Laser Technology》上發表了題為《Towards rapid large-scale LIPSS fabrication by 4-beam ps DLIP》的論文。

在往年的智能機行業期性形式工藝的操作過程中（Laser-Induced Periodic Produced Structures, LIPSS）,在使用的基本上之間智能機行業燒蝕技能。這技能容易、協調性、而且可信。 LIPSS可以一歩保持，于是在進行調節產品面上的靜摩擦學、光學材料、機、化學物質標簽上，蘊含著廣泛技術應用的技術應用。

LIPSS可以被分為兩大類，低頻LIPSS（Low-Spatial Frequency LIPSS, LSFL）和高頻LIPSS（High-Spatial Frequency LIPSS），分別對應所加工的微結構周期大于或近似于加工用激光波長，以及微結構周期遠小于加工用激光波長的情況。這種結構可以賦予諸如金屬、半導體、聚合物、合金等材料新的表面特性。舉例來說，某些特定的微結構可以讓材料表面得到更好的保護、具備超疏水性、自潔性、摩擦力控制、反射抑制、抗菌、甚至有很好的裝飾作用。過去幾十年來，LIPSS技術在科學以及工業領域都引起了越來越多的關注。

然而，加工速度一直是LIPSS技術的一個短板，普通的單光束直接熔蝕技術的MAX加工速度不過每分鐘幾十平方厘米。而且隨著大功率超短脈沖激光的引入，單光束加工系統還是只能在熔蝕閾值附近工作，加工效率也是一個弱項。因此，如何高效地利用高功率激光器地能量是目前解決問題地關鍵。現在正在使用的方法包括超快光束掃描和多光束干涉法。

近年來直接激光干涉條紋法（Direct Laser Interference Patterning, DLIP）是在微結構加工中使用的快速而高效的方法。這個方法是用兩束或者多束激光，在被加工表面上，直接形成干涉條紋曝光。通過控制光束的數量、入射角、波長、偏振態、強度、相位差等，可以控制干涉圖樣。
論文中提出了用于增加干涉區域，從而實現高效利用高功率脈沖激光的新方法。此外，DLIP和LIPSS的結合，使得微結構和亞微結構的生產效率大大提升，大面積衍射以及超疏水表面的生產面積上升了幾個數量級。

實驗中使用AISI 316L鋼作為試驗材料，這種鋼在生產生活中有著廣泛應用，比較有代表性。激光器使用的是1030nm的HiLASE Perla B激光器。實驗中的激光器設定的重復頻率為1kHz，脈沖長度為1.7ps，脈沖能量MAX3mJ。光源產生的激光被棱鏡分成4路，然后通過300mm焦距的透鏡在加工面上干涉重合，形成點狀干涉條紋。如圖：

下面a中作品展示出了在AISI 316L不銹鋼材質上，選擇1000次1mJ體力，四光柱干預橫條所生育的25μm期限性組成部分。圖b的的曲線作品展示出了期限性工作領域的總面積與激光脈沖激光體力和激光脈沖激光數兩者之間的的關聯。

 

在單智能過高或 單智能熱量場特別大時，因熱量累積，會導致整體熔解，然而后果生產加工制作面質量。如圖所示是在不一樣的的單智能熱量場（mJ）和不一樣的的單智能數目（N）的情形下，被生產加工制作表明的情形：

完成四光柱涉及粗激光激光加工技術水平是可以遠遠提高自己時期性外觀上微架構粗激光激光加工的使用率。下面的圖里為的樣例微孔過濾架構就提供好幾回定的外觀上光纖激光切割機的性質及其明星的疏水溶性。圖里為8微升的水珠在外觀上上的心態。每粗激光激光加工空間50次2mJ脈寬報光。

激光光源和激光加工系統的詳細信息可以咨詢Hilase相關小組或者上海昊量光電設備有限公司。
上海昊量光電為Hilase的中國區域代理。

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