飞秒激光并行加工方法及在FPC微孔加工中的应用研究

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飞秒激光具有超短的脉宽,能够在极短的时间尺度内与材料作用,而不产生烧蚀,属于“冷加工”,有着热影响区域小,精度高等优点。飞秒激光在金属材料上打孔所需的单脉冲能量常为微焦级,而飞秒激光器输出单脉冲能量远远高于所需的能量,若是用传统单光束加工方式,激光器输出能量大部分被浪费,加工效率低。因此,研究飞秒激光并行加工具有重要的研究价值和意义。本文利用液晶空间光调制器(Spatial Light Modulator,SLM),结合GSW算法,产生多光束对FPC进行打孔实验,极大地提高了激光器的能量利用率和加工效率,本文的主要研究内容如下:论文的第二章,介绍了FPC的结构特性以及激光对材料的作用机理,激光对金属材料的作用机理。讨论了现阶段冲击打孔法和轮廓迂回法两种激光打孔方式,另外介绍了影响激光脉冲钻孔的主要影响参数。论文的第三章,设计光路和搭建了飞秒激光单光束打孔实验系统,主要分析脉冲数,单脉冲能量对打孔的影响,为后面多光束打孔提供参考。在论文的第四章,介绍了所设计的飞秒并行加工系统,包括所设计的光路图,详细介绍了空间光调制器的相位调制原理与4F系统,对GSW算法的原理以及特性做出了详细介绍。并且设计了多光束并行加工的同步控制系统,对此系统做了详细介绍。在论文的第五章,运用GSW算法计算了10×10阵列和字符“H”“B”“U”“T”微孔群的多光束全息图,并将这些全息图加载到SLM中利用CCD相机观察多光束效果,并在柔性电路板上进行加工实验。实验结果表明本方法产生多光束数量可达100束,字符并行加工中光束均匀性超过0.75,加工微孔孔径尺寸偏差为1.34um,多光束均匀性超过0.87。因此,本文研究的微孔加工技术是一种高效的并行加工方式。最后,用设计的同步控制系统,在FPC上打出了”HBUT”以及”LASER”字样。最后,是对论文的总结以及展望,并对接下来的研究提供了几点展望与建议。
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