飞秒激光微加工_激光精密加工领域的新前沿_何飞
激光精密加工讲解
1激光精密加工 激光由于其优良的光束特性, 自诞生以来, 就在工业加工领域起着非常重要的作用, 并且不断地深入到工业生产的各个领域, 以其独特的优越性, 成为未来制造业的重要加工手段, 被誉为 21世纪的加工技术。 1 激光精密加工 激光精密加工是利用高强度的激光束, 经光学系统聚焦后, 激光束的功率密度达到104 ~ 1011 W/cm2, 加工工件置于激光束焦点附近, 通过激光束与加工工件的相对运动来实现对加工工件的热加工, 加工精度一般在几微米到数十微米。激光束可以 聚焦到很小的尺寸, 所以特别适合于精密加工。激光精密加工所用激光器为各种脉 冲或调Q 固体激光器, 半导体激光器, 脉冲Nd:YAG激光器以及最近几年开始不断推广的光纤激光器和紫外激光器等。各种脉冲激光器的聚焦光斑很小, 功率密度很大, 工件加热范围小, 加工精度和定位精度高而且热影响区小。与一般的机械加工相 比较, 激光精密加工具有许多优点 (1加工的对象范围广, 几乎所有的金属材料和非金属材料如钢材、耐热合金、 陶瓷、宝石、玻璃、硬质合金及复合材料都可以加工。 (2加工精度高, 在一般情况下均优于其他传统的加工方法, 如电火花加工、电子束加工等。 (3属于非接触加工, 无工具磨损, 热影响区和变形很小, 因而能加工十分微小的零部件。而且激光束能量可控制, 移动速度可调。 (4自动化程度高, 可以用计算机进行控制, 加工速度快, 工效高, 可很方便地进行任何复杂形状的加工。 (5大部分激光器可与光导纤维系统组合使用, 具有革新性的纤维传送系统与激光器结合大大增加了激光加工系统的方便性与灵活性, 这种组合系统对于工业上的多工作台同时加工及机器人或机械手操纵非常理想。
物理学最前沿八大难题
物理学最前沿八大难题 当今科学研究中三个突出的基本问题是：宇宙构成、物质结构及生命的本质和维持，所对应的现代新技术革命的八大学科分别是：能源、信息、材料、微光、微电子技术、海洋科学、空间技术和计算机技术等。物理学在这些问题的解决和学科中占有首要的地位。 我们可以从物理学最前沿的八大难题来了解最新的物理学动态。 难题一：什么是暗能量 宇宙学最近的两个发现证实，普通物质和暗物质远不足以解释宇宙的结构。还有第三种成分，它不是物质而是某种形式的暗能量。 这种神秘成分存在的一个证据，来源于对宇宙构造的测量。爱因斯坦认为，所有物质都会改变它周围时空的形状。因此，宇宙的总体形状由其中的总质量和能量决定。最近科学家对大爆炸剩余能量的研究显示，宇宙有着最为简单的形状——是扁平的。这又反过来揭示了宇宙的总质量密度。但天文学家在将所有暗物质和普通物质的可能来源加起来之后发现，宇宙的质量密度仍少了2／3之多！ 难题二：什么是暗物质 我们能找到的普通物质仅占整个宇宙的4％，远远少于宇宙的总物质的含量。这得到了各种测算方法的证实，并且也证实宇宙的大部分是不可见的。
最有可能的暗物质成分是中微子或其他两种粒子： neutralino和axions（轴子），但这仅是物理学的理论推测，并未探测到，据说是没有较为有效的测量方法。又这三种粒子都不带电，因此无法吸收或反射光，但其性质稳定，所以能从创世大爆炸后的最初阶段幸存下来。如果找到它们的话，很可能让我们真正的认识宇宙的各种情况。 难题三：中微子有质量 不久前，物理学家还认为中微子没有质量，但最近的进展表明，这些粒子可能也有些许质量。任何这方面的证据也可以作为理论依据，找出4种自然力量中的3种——电磁、强力和弱力——的共性。即使很小的重量也可以叠加，因为大爆炸留下了大量的中微子，最新实验还证明它具有超过光速的性质。 难题四：从铁到铀的重元素如何形成 暗物质和可能的暗能量都生成于宇宙初始时期——氢、锂等轻元素形成的时候。较重的元素后来形成于星体内部，核反应使质子和中子结合生成新的原子核。比如说，四个氢核通过一系列反应聚变成一个氢核。这就是太阳发生的情况，它提供了地球需要的热量。当然也还有其它的种种核反应。 当核聚变产生比铁重的元素时，就需要大量的中子。因此，天文学家认为，较重的原子形成于超新星爆炸过程中，有大量现成的中子，尽管其成因还不很清楚。另外，最近一些科学家已确定，至少一些最重的元素；如金、铅等，是形成于更强的爆炸中。还有一点需要确定，即当两颗中子星相撞还会塌陷成为黑洞。
500W光纤激光切割机加工成本分析
内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！ 更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展. 光纤激光切割机在各行业的应用非常的广泛，随着行业的发展，光纤激光切割机的需求也是越来越大。而当客户在购买设备的时候，使用成本是客户比较关心的问题。作为金属薄板切割之王的500W光纤激光切割机在市场上的保有量最大，因为大多数金属加工都以2mm以内的薄板为主，那么它的使用成本是多少呢？下面就来给大家详细分析一下。 光纤激光切割机的使用成本主要包括电柜、辅助气体费用以及易损件： 1、电能消耗：500W光纤激光切割机的每小时耗电量为6度，电费成本大约6元/小时（以1元/度计算）。 2、切割用辅助气体消耗： 备注：氧气使用瓶装的；氮气用灌装的比瓶装的节省成本，还省去操作工换气的时间和瓶装余气过多产生的浪费。另外不同地区的气体价格会有所差别。 3、其它易损件消耗：
备注：不同的厂家易损件的销售价格不同。 4、光纤激光切割机使用不同的气体每小时消耗的总费用也会有区别： 由此可见，500w光纤激光切割机使用空气切割最节省成本，每小时总消耗只需11.24元，但是使用空气切割厚度受限制，使用空气切割适合2mm以下钢板效果最佳。其次是使用氧气切割每小时总消耗只需24.24元，但是使用氧气切割加工件断面易被氧化。使用氮气切割相比较前两者而言每小时总消耗较高，然而它的切割质量最好。 内容来源网络，由深圳机械展收集整理！ 更多激光钣金及冲压自动化工艺展示，就在深圳机械展.金属板材加工展区/激光精密加工应用展区。
物理学前沿
陕西师范大学2014～2015学年第一学期期末考试 物理学院2012级教育硕士 物理学前沿试题 答卷注意事项： 1、学生必须用蓝色（或黑色）钢笔、圆珠笔或签字笔直接在答题纸上答题。 2、答卷前请将密封线内的项目填写清楚。 3、字迹要清楚、工整，不宜过大，以防试卷不够使用。 4 、本卷共4大题，总分为100分。 1.理论物理部分 ( 共5题，每题5分，共25分) 1.混沌现象的主要特征是什么 对于什么是混沌，目前科学上还没有确切的定义，但 随着研究的深入，混沌的一系列特点和本质的被揭示，对混沌完整的、具有实质性意义的确切定义将会产生。目前人们把混沌看成是一种无周期的有序。它包括如下特征： （1）内在随机性。它虽然貌似噪声，但不同于噪声，系统是由完全确定的方程描述的，无需附加任何随机因数，但系统仍会表现出类似随机性的行为； （2）分形性质。前面提到的lorenz 吸引子，Henon 吸引子都具有分形的结构； （3）标度不变性。是一种无周期的有序。在由分岔导致混沌的过程中，还
遵从Feigenbaum常数系。 （4）敏感依赖性。只要初始条件稍有偏差或微小的扰动，则会使得系统的最终状态出现巨大的差异。因此混沌系统的长期演化行为是不可预测的 2.分形结构的特点是什么请举例说明。 特点是无定形，不光滑，具有自相似性。如弯弯曲曲的海岸线、起伏不平的山脉，粗糙不堪的断面，变幻无常的浮云，九曲回肠的河流，纵横交错的血管，令人眼花缭乱的满天繁星等。它们的特点都是，极不规则或极不光滑。即每一元素都反映和含有整个系统的性质和信息，从而可以通过部分来印象整体。 3.分析小世界网络、无标度网络和随机网络三者之间的相同点和不同点。 共同点：都是用特征路径长度和聚合系数来衡量网络特征。不同点：在网络理论中，小世界网络是一类特殊的复杂网络结构，在这种网络中大部份的节点彼此并不相连，但绝大部份节点之间经过少数几步就可到达。规则网络具有很高的聚合系数，大世界（largeworld，意思是特征路径长度很大），其特征路径长度随着n(网络中节点的数量)线性增长，而随机网络聚合系数很小，小世界（smallworld，意思是特征路径长度小），其特征路径长度随着log(n)增长中说明，在从规则网络向随机网络转换的过程中，实际上特征路径长度和聚合系数都会下降，到变成随机网络的时候，减少到最少。无标度网络具有严重的异质性，其各节点之间的连接状况（度数）具有严重的不均匀分布性：网络中少数称之为Hub点的节点拥有极其多的连接，而大多数节点只有很少量的连接。少数Hub点对无标度网络的运行起着主导的作用。从广义上说，无标度网络的无标度性是描述大量复杂系统整体上严重不均匀分布的一种内在性质。随机网络，任意两个点之间的特征路径长度短，但聚合系数低。而小世界网络，点之间特征路径长度小，接近随机网络，而聚合系数依旧相当高，接近规则网络。发现规则网络具有很高的聚合系数，大世界（large world，意思是特征路径长度很大），其特征路径长度随着n(网络中节点的数量)线性增长，而随机网络聚合系数很小，小世界（small world，意思是特征路径长度小），其特征路径长度随着log(n)增长中说明，在从规则网络向随机网络转换的过程中，实际上特征路径长度和聚合系数都会下降，到变成随机网络的时候，减少到最少。 4.从自组织临界态的角度来看，地震的物理原理是什么
研究方向---飞秒激光微加工技术
飞秒激光微加工技术国内外的研究现状 超短、超强和高聚焦能力是飞秒激光的3大特点。飞秒激光脉宽可短至4 fs(1 fs=10-15 s)以内…，峰值功率高达拍瓦量级(1 Pw=1015w)聚焦功率密度达到1020-1022 W／cm2。飞秒激光可以将其能量全部、快速、准确地集中在限定的作用区域，实现对玻璃、陶瓷、半导体、塑料、聚合物、树脂等材料的微纳尺寸加工，具有其它激光加工无法比拟的优势：①耗能低，无热熔区，"冷"加工；②可加工的材料广泛：从金属到非金属再到生物细胞组织，甚至是细胞内的线粒体；③高精度、高质量、高分辨率，加工区域可小于焦斑尺寸，突破衍射极限； ④对环境没有特殊要求，无污染。飞秒激光微加工是当今世界激光、光电行业中极为引人注目的前沿研究方向。世界各国学者在飞秒激光与材料相互作用机理研究方面已取得重大的进展，开发出以钛宝石激光器为主的飞秒激光微加工系统，开展了飞秒激光微纳加工的工艺研究，促进了多学科的融合，推动着飞秒激光微纳加工技术向着低成本、高可靠性、多用途、产业化的方向发展。飞秒激光微加工技术将在超高速光通讯、强场科学、纳米科学、生物医学等领域具有广泛的应用和潜在的市场前景。本文旨在综述飞秒激光微加工技术国内外的研究状况，介绍飞秒激光微加工的重要应用，展望其今后的发展趋势。 1 国内外飞秒激光微加工技术研究状况 1．1飞秒激光微加工基础理论的研究 飞秒激光加工机理的研究、试验大多是探索陛的，多与长脉冲情形相比较而确定飞秒激光的烧蚀特性，在一定程度上解释了飞秒激光与物质相互作用的物理本质。目前理论研究较系统的材料有金属和透明介质。 (1)金属前苏联Anisimov SI等人于1975年第一次提出了超短脉冲烧蚀金属材料的双温模型。该模型从一维非稳态热传导方程出发，考虑到超短脉冲作用时，存在光子与电子、电子与晶格两种不同的相互作用过程，列出了电子与晶格的温度变化微分方程，即双温方程。一些学者以该模型为基础，在不同的激光脉宽下对双温方程进行约化，求得解析解"-。发现当激光脉宽远远小于晶格的受热时间时，烧蚀时间不依赖于激光脉宽。试验得到的金属铜材料的烧蚀速率与双温模型基本一致。1999 年，Falkovsky L A和Mishchenko E G基于玻尔兹曼方程和费米狄拉克配分函数提出热电子爆炸模型来描述金属材料中的超快形变。2002年，chen J K等人综合双温模型及电子爆炸模型，假定单轴应变三维高压条件，提出了一系列相关联的瞬时热弹性变形方程。数值结果表明，超短激光脉冲烧蚀过程中，非熔融态损伤占支配地位，这种非熔融态损伤的主要动力来源于热电子爆炸力。 (2)透明介质1990年，Hand D P和RusseU P St J根据K-K(Kmmers-Kronig)因果关系提
飞秒激光超微细加工技术简介
飞秒激光超微细加工技术简介 摘要：本文首先简单地介绍了飞秒激光和超微细加工技术飞秒激光加工技术的技术背景，然后较为详细地介绍了飞秒激光超微细加 工技术及其特点与应用，结合飞秒激光超微细加工技术的特点 将其与其它的微机械加工技术进行了比较，最后分析飞秒激光 超微细加工技术的发展趋势和应用前景。 关键词：飞秒激光超微细加工技术飞秒激光超微细加工 Femtosecond laser micro machining technology Introduction Abstract: This paper first briefly describes the technical background of the femtosecond laser and micro machining technology and femtosecond laser micro machining technology, then a more detailed description the femtosecond laser micro machining technology and its features and applications, combined with the femtosecond laser micro machining technology will be characterized by with other micro-machining technology, the final analysis of the femtosecond laser micro machining technology trends and application prospects. Keywords:femtosecond laser micro machining technology femtosecond laser ultra-fine processing 0引言 激光（Laser,即Light Amplification by stimulated Emission of Radiation的缩写），意思是利用辐射受激得到的加强光，激光加工（Laser Beam Machining）就是把激光的方向性好和输出功率高的特性应用到材料的加工领域中去。【1】用聚焦的方法，把激光束汇聚在面积很小的一个区域，从而在该区域提供足够的热量使该区域的材料荣华或者气化从而达到机械加工的目的，显然激光加工是一种非接触式的加工，可以用于各种材料的微细加工。知道了什么是激光加工，那么飞秒激光超微细加工和普通的激光加工又有什么区别呢？
《物理学前沿》 思考题和习题精解
《物理学前沿》思考题和习题精解 第1章 1.1 你喜欢宇宙学吗？为什么？ 1.2 你觉得公众对探索宇宙奥秘的兴趣越来越浓的原因是什么？ 1.3 爱因斯坦指出：宇宙中最不可理解的事，是宇宙居然是可以理解的！ 1.4 宇宙是均匀的，这是很重要的一点，叫做宇宙学原理。 1.5 宇宙究竟是什么？古人的定义：“古往今来谓之宇，四方上下谓之宙。” 宇宙是天地万物的总称，是无限的空间和时间的统一，“宇”是空间的概念，是 无边无际的；“宙”是时间的概念，是无始无终的。 1.6 在中国古代，关于宇宙的结构，主要有三派学说，即盖天说、浑天说和 宣夜说，此外还有昕天论、穹天论、安天论等。 1. 7 西方古宇宙说种种古印度的宇宙说更为生动，他们把宇宙的天地解释 为“海中龟驮着大象，大象背着大陆，周围环绕大蛇”的“大象龟蛇”说。在西 方有古西方的宇宙鸟龟塔说。 1.8 1924年，美国天文学家哈勃（Edwin Powell Hubble，1889-1953）发现T 仙女座大星云中的造父变星，并根据其光度变化周期推算出“仙女座大星云远在 银河系之外，是尺度同银河系相当的巨大恒星系统”的结论。这一重大发现最终 结束了多年来关于这类旋涡状星云是近邻天体还是银河系外的“宇宙岛”的争论，将人类认识宇宙的范围从银河系扩展到众多星系组成的广阔世界，开启了研究浩 瀚宇宙的新航程。 第2章 2.1 .1 仅通过直接观察，你怎样辨别天空中的一个特定天体是不是行星？ 2.2 图2.1-4中的星星是顺时针旋转还是逆时针转动？ 2.3 描述一个你用眼睛能做的观察以否定下述理论：各行星附在一些透明球 壳上，这些球壳以复杂的方式旋转，但总是以地球为中心，行星就是这样绕地球 运行的（地心说）。 2.4我们怎么知道地球是圆的？ 答：研究教材。 2.5 开普勒喜欢哥白尼的理论中的那些地方，不喜欢哪些地方？ 答：开普勒喜欢哥白尼的理论中的太阳作为宇宙的中心, 不喜欢圆轨道。 2.6 哥白尼赞成毕达哥拉斯学派，认为宇宙是和谐的，可以用简单数学关系 表达宇宙规律的基本思想。可是在托勒密的地心说中，对环绕地球运动的太阳 河其他五颗行星的运动描述非常烦琐复杂、牵强。哥白尼发现如果把太阳 作为宇宙的中心，一切将变的简单、清晰。 第3章 3.1我们怎么知道地球和别的行星绕太阳公转？ 答：研究教材。 3.2 从哥白尼日心说的诞生过程看宗教对科学的作用是推动还是阻碍？ 3.3 开普勒在第谷的观测数据的基础上，经过各种尝试，认识到了行星运动轨道不是圆而是椭圆，由此他提出了两个定律，分别是： ①椭圆定律，即每个行星的轨道是一个椭圆，太阳位于一个焦点上； ②等面积定律，即在行星与太阳间作一条直线，则此直线在行星运动时
“飞秒激光微加工
【摘要】飞秒激光微加工技术作为一种新兴的加工技术，具有非接触、效率高、加工精度高、热效应小、损伤阈值低以及能够实现真正的三维结构微加工等传统技术无法比拟的诸多优点，其应用领域相当广泛。文章描述了飞秒激光加工透明材料时，激光能量沉积在光学趋肤层，热效应极小的特性。指出了目前打孔普遍利用激光的直写技术，针孔掩模加工技术可以改善孔形的事实。最后展望了飞秒激光微加工的研究方向。 【关键词】飞秒激光;微加工;打孔;阈值;优点;前景 1.引言 激光是在粒子数反转情况下通过受激辐射放大产生的高亮度相干光束，其原理早在1916年就由物理学家爱因斯坦提出，但直到1960年，梅曼（t?maiman）成功制造的第一台红宝石激光器问世[1]，量子光学才由理论研究发展到技术工程。随着各类激光器的出现，激光器的脉宽急剧缩小，峰值功率大幅提高，可调型和稳定性等优势逐渐凸显，飞秒激光在工业加工领域备受青睐，各界根据不同的需要将其广泛应用于微光学、微电子、微机械、微生物、微医学等领域。 2.飞秒激光脉冲技术 1976年，人们首次在染料激光器中实现了飞秒量级的激光脉冲输出[2]。20世纪90年代初，克尔透镜锁模飞秒钛宝石激光器使得飞秒激光技术获得了一次飞跃发展。2003年，n h rizvi总结了飞秒激光对金属、玻璃、金刚石、陶瓷以及各种聚合物等材料的微加工进展情况，并论证了飞秒激光是一种优秀的微加工光源[3]。 人们利用飞秒激光可以聚焦到透明材料内部进行三维加工这一特性，在石英玻璃中制备出各种微光学元件和微流体器件，并将其成功集成在同一块玻璃芯片上，飞秒激光于是在生物传感和生化分析等领域得到一定应用。 在信息电子领域，研发人员将新型激光精细加工装备应用于半导体集成电路、印刷线路板、平板显示、fbg光纤光栅，大大提高了制作效率和工艺水平。经过科研人员的努力，飞秒激光在半导体照明、太阳能光伏电池、燃料电池、微创医用器械及各类mems等新兴产业中也得到了广泛应用。另外，由于激光加工的非接触性，它还可应用于昂贵或危险物品的加工。 3.飞秒激光微加工的发展现状 激光微加工被誉为“未来制造业的共同加工手段”。在世界范围内，欧洲、美国、日本在飞秒激光微纳加工领域至今仍处于领先地位。我国的激光微加工技术研究大多集中在高校和科研机构，国内也有一些新兴的激光设备制造企业开发的激光微孔加工设备应用于生产中，但由于落后的加工控制技术和较为薄弱的研发能力，产品的孔型和径深比都无法与欧美日等激光产业比较发达的国家相比。 4.飞秒激光与透明介质的相互作用 飞秒激光脉冲具有极短的脉冲宽度和极高的峰值功率，与物质相互作用时呈现强烈的非线性效应，如自聚焦、自相位调制、群速色散、白光超连续谱的产生等。它主要依靠多光子吸收机制来加工一些长脉冲激光无法作用的透明材料，并且其作用时间极短，热效应小，可以克服等离子体屏蔽的现象[4]。 4.1 飞秒激光烧蚀的特性 为了对材料造成烧蚀作用，激光的能流密度必须超过某一特定的值，即烧蚀阈值fth。原本不会吸收可见光和近红外光这一波段的透明介质，会在极小范围内因多光子电离而快速产生大量的等离子体。当等离子体密度达到1021cm-3时，由于对激光能量的强烈吸收，激光能达到的深度只有lμm。大量激光能量在物质中沉积，给局部加热并使其形成光损伤，而周围的物质仍处于“冷状态”。因此和长脉冲相比，飞秒激光加工的边缘较为光滑、清洁[5]。 飞秒激光针对透明介质以及其他各类材料（包括金属）的烧蚀打孔实验均表明了飞秒激
飞秒激光简介
飞秒激光简介 ●飞秒激光和传统准分子的区别 ●飞秒激光的六大优势 ●飞秒激光优越性 ●飞秒激光安全性 ●飞秒激光看得见的优势 ●飞秒激光昂贵的原因 飞秒激光和传统准分子的区别 飞秒激光被视为神秘之光，是一种以脉冲形式运转的激光，持续时间非常短。只有几个飞秒（一飞秒就是10的负15次方秒，也就是1/1000万亿秒），它比利用电子学方法所获得的最短脉冲要短几千倍，是人类目前在实验条件下所能获得的最短脉冲。 飞秒激光完全是人类创造的奇迹。它能聚焦到比头发的直径还要小的空间区域，用来进行微精细加工。用飞秒激光进行切割，几乎没有热传递。美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室的研究人员发现，这种激光束能安全地切割高爆炸药。生物医学专家已将它作为超精密外科手术刀，用于视力矫正，既能减少组织损伤又不会留下后遗症，甚至可对单个细胞动精密手术或者用于基因疗法。https://www.wendangku.net/doc/5416491871.html,/ 让我们再来看看准分子激光是怎么工作的。准分子激光与生物组织作用时发生的不是热效应，而是光化反应。 所谓光化反应，是指组织受到远紫外光激光作用时，会断裂分子之间的结合键，将组织直接分离成挥发性的碎片而消散无踪。对周围组织则没有影响，达到对角膜的重塑目的，能精确消融人眼角膜预计去除的部分空间精确度达细胞水平，不损伤周围组织。它的波长短，不会穿透人的眼角膜，因此对于眼球内部的组织没有任何不良的作用。 常用的准分子激光术式有LASIK、LASEK、超薄LASIK和飞秒激光（这些术式均可加波前像差和虹膜定位技术）。LASIK、和超薄LASIK都是用板层刀制作角膜瓣，LASEK是用酒精制作角膜瓣，而飞秒激光是通过激光来完成对角膜瓣的制作，所以更精确更精准，术后的视觉质量会更好。
物理学最前沿八大难题资料
物理学最前沿八大难 题
物理学最前沿八大难题 当今科学研究中三个突出的基本问题是：宇宙构成、物质结构及生命的本质和维持，所对应的现代新技术革命的八大学科分别是：能源、信息、材料、微光、微电子技术、海洋科学、空间技术和计算机技术等。物理学在这些问题的解决和学科中占有首要的地位。 我们可以从物理学最前沿的八大难题来了解最新的物理学动态。 难题一：什么是暗能量 宇宙学最近的两个发现证实，普通物质和暗物质远不足以解释宇宙的结构。还有第三种成分，它不是物质而是某种形式的暗能量。 这种神秘成分存在的一个证据，来源于对宇宙构造的测量。爱因斯坦认为，所有物质都会改变它周围时空的形状。因此，宇宙的总体形状由其中的总质量和能量决定。最近科学家对大爆炸剩余能量的研究显示，宇宙有着最为简单的形状——是扁平的。这又反过来揭示了宇宙的总质量密度。但天文学家在将所有暗物质和普通物质的可能来源加起来之后发现，宇宙的质量密度仍少了2／3之多！ 难题二：什么是暗物质 我们能找到的普通物质仅占整个宇宙的4％，远远少于宇宙的总物质的含量。这得到了各种测算方法的证实，并且也证实宇宙的大部分是不可见的。
最有可能的暗物质成分是中微子或其他两种粒子： neutralino和axions（轴子），但这仅是物理学的理论推测，并未探测到，据说是没有较为有效的测量方法。又这三种粒子都不带电，因此无法吸收或反射光，但其性质稳定，所以能从创世大爆炸后的最初阶段幸存下来。如果找到它们的话，很可能让我们真正的认识宇宙的各种情况。 难题三：中微子有质量 不久前，物理学家还认为中微子没有质量，但最近的进展表明，这些粒子可能也有些许质量。任何这方面的证据也可以作为理论依据，找出4种自然力量中的3种——电磁、强力和弱力——的共性。即使很小的重量也可以叠加，因为大爆炸留下了大量的中微子，最新实验还证明它具有超过光速的性质。 难题四：从铁到铀的重元素如何形成 暗物质和可能的暗能量都生成于宇宙初始时期——氢、锂等轻元素形成的时候。较重的元素后来形成于星体内部，核反应使质子和中子结合生成新的原子核。比如说，四个氢核通过一系列反应聚变成一个氢核。这就是太阳发生的情况，它提供了地球需要的热量。当然也还有其它的种种核反应。 当核聚变产生比铁重的元素时，就需要大量的中子。因此，天文学家认为，较重的原子形成于超新星爆炸过程中，有大量现成的中子，尽管其成因还不很清楚。另外，最近一些科学家已确定，至少一些最重的元素；如金、铅等，是形
飞秒激光微细加工
飞秒激光微细加工 [文档副标题] 姓名： 学号： 班级：
飞秒激光微细加工 摘要：本文简单地介绍了微细加工技术和飞秒激光及其特点、原理，并列出几个典型的飞秒激光加工技术的应用，分析了该技术相对其他维系加工技术的优势所在，最后分析飞秒激光微细加工技术的发展趋势和应用前景。 关键词：飞秒激光微细加工技术飞秒激光微细加工 引言：随着时代发展，各种新兴的加工工艺不断出现而改变了现代加工方式，虽然其仍在发展之中，有其局限性，，但随着研究的深入，新技术的引用，而使其愈加完善。微细加工作为一种新兴的加工方式，在现代加工行业的地位愈显重要，用飞秒激光这一前沿科技进行微细加工，有其独特的优点，而成为了微细加工工艺中一个重要的分支。 1·微细加工简介 微细加工（microfabrication）是指制造微小尺寸（尺度）零件的生产加工技术。微细加工是为微传感器、微执行器和微电子机械系统制作微机械部件和结构的加工技术。他起源于半导体制造工艺，原来是只加工尺度约在微米级范围的加公方式。【1】而它现在所指的加工等级的范围已经扩展到纳米级。微细加工在半导体继承电路上的应用，使得大规模集成电路和计算机技术得到了发展，而它现在已经涉及到各种现代加工方式，特别是微机械研究和制造上已经成为了必不可少
的基础环节。 2·飞秒激光简介及其特点介绍 飞秒（femtosecond）也叫毫微微秒，是一种标衡时间长短的计量单位，1飞秒只有1秒的一千万亿分之一，飞秒激光是人类目前在实验室条件下所能获得最短脉冲的技术手段。【2】飞秒激光技术不仅可以获得超短波长的激光、产生瞬间高功率，而且可以高密度聚集而使电磁场强度比原子核对其周围电子的作用力还要高数倍，这样在短时间去除较浅深度的物质所引起的变形量就小。 飞秒激光主要特点：①超短脉冲，飞秒激光是我们人类目前在实验条件下能够获得的最短脉冲；②瞬时高功率，飞秒激光有非常高的瞬间功率，它的瞬间功率可达百万亿瓦，比目前全世界的发电总功率还要多出上百倍；③精确定位性，飞秒激光具有精确的靶向聚焦定位特点，能够聚焦到比头发的直径还要小的多的超细微空间区域。由上述特点可以看出飞秒激光在维系加工领域的前景。 3·飞秒激光的加工机理【3】 准分子激光加工的物理过程大致可分为以下几个阶段： ①自由电子吸收激光能量，运动加速；②高能量电子与原子碰撞，产生更多的自由电子，产生雪崩过程；③电子与晶格碰撞，使得晶格温度升高，并使其融化、气化和等离子体出现；④晶格之间传递能量使作用区域扩散。飞秒激光进行微加工时，其起始物理过程就是物质内部自由电子吸收激光能量。对于长脉冲，它不能迅速产生自由电子，完全依赖介质内部已经存在的自由电子，而这种自由电子的分布对小
物理学前沿问题探究
课程名称：前进中的物理学 论文题目：物理学前沿问题探究 学号： 姓名： 年级： 专业： 学院： 完成日期：
物理学前沿问题探究 我是南开大学物理学院的学生，自然对物理学的前沿问题较一般的同学有更多的了解，对这方面也更感兴趣，我希望能更多地了解这方面的知识，以使自己对物理学的未来有一个更清晰的认识。 物理学——一门非常严肃的科学，源自哲学，由于数学方法的引进而成为一门独立的科学，其终极目的是探知宇宙的精神。 我们的物理学发展到现在已经为我们认识和改造世界提供了一件又一件法宝： 光学显微镜，使生物学拥有了细胞学说； 蒸汽机，引发了工业革命； 引力理论，成为了太空航行的理论依据； 电力的发现，让化学出现了新的分支——电化学； 能量守恒定律，使人们不在盲目建造永动机； 热力学第二定律，指出了时间的方向性； 电子显微镜，使生命科学进入分子生物学时代； 电子计算机，引领世界进入信息时代； 将来，量子通信，量子计算机，必将使世界进入全新的量子时代！ 我相信物理学必将继续引领世界前进的步伐，但是其基础是一个个前沿难题的解决或新发现，物理领域有着大量的前沿课题，相信我们年轻的一代，以及其他未来的科学家必将在这些方面有所建树。 下面我将对这些疑难问题做一个概述： 1、关于整个宇宙和天体的创生和演化 宇宙起源问题、黑洞的研究、宇宙年龄问题、宇宙有怎样的结构、暗物质、暗能量、类星体的结构、引力波的存在问题、太阳系诞生问题、地-月创生和演化、生命起源于哪里、外星生命是否存在、宇宙加速膨胀之谜…… 2、微观世界中物质结构和基本粒子的相互作用及其运动规律 物质深层结构之谜（质子自旋危机）、概率论和决定论的争论、统一场论的最终导出（大统一、超统一）、超弦、真空不空问题、量子计算机、量子隐形传态、量子非局域性、量子论与相对论之矛盾、狭义相对论与超光速疑难…… 3、宏观范围内的非线性复杂性问题 自组织与耗散结构、分形与分维、多体问题、混沌理论、孤立波、
飞秒激光在微纳加工领域的应用 准分子激光微孔加工技术研究
飞秒激光在微纳加工领域的应用 飞秒激光开始应用到微纳加工领域始于20世纪90年代初。正是由于飞秒激光具有持续时间短及高脉冲功率密度的特性，使得其与物质相互作用时具有许多独特的优点：确定的烧蚀阈值，规则的加工边缘，层层微加工以及可加工任何材料等。最近研究结果表明：飞秒激光微细加工在微光学、微电子、微机械、微生物、微医学等多个领域具有潜在的应用价值。不同学科、不同实验具有不同的具体要求，这就需要采取相应的加工手段来实现特定加工目的，囚此飞秒激光深孔加工技术等加工工艺开始引起越来越多研究者的重视。 激光整形技术是指在激光腔内或腔外采用光学元件改变光束形态实现光束整形。飞秒激光脉冲整形有别于传统整形概念，主要是在保留原有高峰值功率特性基础上，在光路中引人扩束器、滤波器以及衍射模板等光学器件，达到缩小聚焦尺寸、去除高斯光束周围荧光成分、减少脉冲形变及多种形状加工等目的。常用的是空间滤波和掩模控制技术。空间滤波是实现对光束边缘荧光的屏蔽效用，实现聚集点光学质量的改善，掩模控制是通过掩模形状来实现对脉冲的调制，以达到确定的加工目的。 本文采用聚焦物镜与接收材料同步运动的方法，可以很容易地将焦点前后脉冲的空间形态在材料表面以二维平面图形式表示出来。在聚焦物镜前加小孔掩模板，通过小孔直径及小孔前后脉冲能量的变化，可直观观察到光束空间形态的改变。最后，实验选取合适参数，成功刻划出边缘光滑的透射型金属光栅。 1 实验装置及方法 实验设备采用的是Clark公司飞秒激光加工工作台(UMW-2110i，Clark-MXR Inc.)。激光具体参数为：中心波长775nm，脉宽148 Fs，重复频率1kHz，最大单脉冲能量1mJ，在光路上加衰减片可以调整脉冲能量，聚焦前光斑直径5mm；掩模小孔直径可调范围为0.5～10mm；接收材料为喷溅法镀在溶石英基片上的金膜(厚度约为300nm)。飞秒激光经掩模小孔后由5×显微物镜(有效焦距为40 mm)聚焦金膜表面。采用物镜与接收平台同步运动的方法，将焦点前后脉冲的空间形态以二维平面图形式在金膜表面显示出来；加工结果采用透射式光学显微镜和 SEM进行分析测试。实验装置如图1所示。
激光加工专业技术有哪些【详情】
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激光加工技术有哪些 内容来源网络，由深圳机械展收集整理！ 更多激光加工设备技术展示，就在深圳机械展！ 激光加工技术是利用激光束与物质相互作用的特性，对材料（包括金属与非金属）进行切割、焊接、表面处理、打孔及微加工等的一门加工技术。激光加工作为先进制造技术已广泛应用于汽车、电子、电器、航空、冶金、机械制造等国民经济重要部门，对提高产品质量、劳动生产率、自动化、无污染、减少材料消耗等起到愈来愈重要的作用。 激光技术是涉及到光、机、电、材料及检测等多门学科的一门综合技术，传统上看，它的研究范围一般可分为以下9个方面： 1.激光加工系统。包括激光器、导光系统、加工机床、控制系统及检测系统； 2.激光加工工艺。包括焊接、表面处理、打孔、打标、微调等各种加工工艺； 3.激光焊接：汽车车身厚薄板、汽车零件、锂电池、心脏起搏器、密封继电器等密封器件以及各种不允许焊接污染和变形的器件。使用的激光器有YAG激光器，CO2激光器和半导体泵浦激光器； 4.激光切割：汽车行业、计算机、电气机壳、木刀模业、各种金属零件和特殊材料的切割、圆形锯片、压克力、弹簧垫片、2mm以下的电子机件用铜板、一些金属网板、钢管、镀锡铁板、镀亚铅钢板、磷青铜、电木板、薄铝合金、石英玻璃、硅橡胶、1mm以下氧化铝陶瓷片、航天工业使用的钛合金等等。使用激光器有YAG激光器和CO2激光器； 5.激光打标：在各种材料和几乎所有行业均得到广泛应用，使用的激光器有YAG激光器、CO2激光器和半导体泵浦激光器； 6.激光打孔：激光打孔主要应用在航空航天、汽车制造、电子仪表、化工等行业。激光打孔的迅速发展，主要体打孔用YAG激光器的平均输出功率已由400w提高到了800w至1000w。国内比较成熟的激光打孔的应用是在人造金刚石和天然金刚石拉丝模的生产及钟表和仪表的宝石轴承、飞机叶片、多层印刷线路板等行业的生产中。使用的激光器多以YAG激光器、CO2激光器为主，也有一些准分子激光器、同位素激光器和半导体泵浦激光器； 7.激光热处理：在汽车工业中应用广泛，如缸套、曲轴、活塞环、换向器、齿轮等零部件的热处理，同时在航空航天、机床行业和其它机械行业也应用广泛。我国的激光热处理应用远比国外广泛得多。使用的激光器多以YAG激光器，CO2激光器为主； 8.激光快速成型：将激光加工技术和计算机数控技术及柔性制造技术相结合而形成，多用于模具和模型行业。使用的激光器多以YAG激光器、CO2激光器为主； 9.激光涂敷：在航空航天、模具及机电行业应用广泛。使用的激光器多以大功率YAG激光器、CO2激光器为主。 激光加工为工业制造提供了一个清洁无污染的环境及生产过程，而这也是当下激光加工的优势。 技术特性
飞秒激光加工超光滑光学表面综述
飞秒激光加工超光滑光学表面综述 精密和超精密加工技术、制造自动化是先进制造技术的两大领域，精密工程、精细工程和纳米技术是现代制造技术的前沿，也是未来制造技术的基础。超精密加工是一门新兴的综合性加工技术，它集成了现代机械、电子、测量及材料等先 级，极大地改善了产品的性能进技术成就，使得目前的加工精度达到了0.01m 和可靠性。超光滑表面加工技术是超精密加工体系的一个重要组成部分，在国防工业、信息产业民用产品的制造中占有非常重要的地位且有着广泛的市场需求，具有良好的发展前景。 科技的进步极大地推动了技术的发展，随着光学领域和微电子学领域及其相关技术的发展，对所需材料的表面质量的要求越来越高。大规模和超大规模集成电路对所用衬底材料的表面精度提出了很高的要求；短波段光学的发展尤其是强激光技术的出现，对光学元件表面粗糙度的要求极为苛刻。从而产生了超光滑表面的概念，并出现一系列用于进行超光滑表面加工的技术和方法。超光滑表面具有以下主要特征[1]： （1）表面粗糙度小于1nm Ra，对于光学元件，表面粗糙度小于1nm RMS(粗糙度均方根值)， （2）尽可能小的表面疵病与亚表面损伤； （3）表面残余应力极小； （4）晶体表面具有完整的晶体结构，即表面无晶格错位。 超光滑表面的加工手段有抛光和超精密机械加工等，而抛光应用得最广泛。超光滑表面加工的对象是晶体、陶瓷等硬脆性材料。超光滑表面主要应用于现代武器惯导仪表的精密陀螺的平面反射镜、激光核聚变反射镜、大规模集成电路的基片、计算机磁盘、磁头和蓝宝石红外探测器窗口的透镜等。 对于各种超光滑表面的抛光加工手段，根据在加工过程中工件和抛光盘之间的接触状态可分为3种类型：直接接触、准接触和非接触。在各种抛光方法中的接触状态均只属于其中一种，并在抛光过程中基本保持不变[1],[2]。 1.直接接触抛光 直接接触抛光是指抛光盘和工件在抛光过程中直接发生接触，依靠抛光磨料的机械磨削作用和抛光盘的摩擦作用去除材料。浴法抛光、Teflon法抛光等都属于这种接触方式。 2. 非接触抛光
飞秒激光微加工技术在微加工中的应用
飞秒激光微加工技术在微加工中的应用 1飞秒激光加工微结构 基于能量高度集中、热影响区小、无飞溅无熔渣、不需特殊的气体环境、无后续工艺、双光子聚合加工精度可达0．7μm等优势，飞秒激光在诱导金属微结构加工应用方面和精细加工方面都取得了很大的进展。 (1)孔加工在1mm厚的不锈钢薄片上，飞秒激光进行了具有深孔边缘清晰、表面干净等特点的纳米级深孔加工(如图1a)；在金属薄膜上，钛宝石飞秒激光加工制备出了微纳米级阵列孔(如图1b)，孔径最小达2.5μm，孔直径在2．5～10μm间可调，最小间距可达10μm，很容易实现10-50μm间距调整。 (2)金属材料表面改性1999年，德国汉诺威激光中心Nolte S等人首次报道了结合钛宝石飞秒激光三倍频光(260 nm)和SNOM(扫描近场光学显微镜)在金属镉层制出了线宽仅200 nm的凹槽。为以后的无孔径近场扫描光学显微镜(ANSOM)取代SNOM奠定了基础，获得了高达70 nm的空间分辨率，开拓了远场技术在纳米范围下的物理化学特性以及输运机制的研究。
(3)金属纳米颗粒加工自1993年Henglein A等人首次利用激光消融法制备金属纳米颗粒以来，许多研究小组制备出高纯度、粒度分布均匀的金属纳米颗粒。Link H等人进一步控制飞秒激光的能流密度和照射时间，将金属纳米棒完全融化为金属纳米点。与其它激光脉冲相比，飞秒激光改变的金属颗粒尺寸大小和特定形状，使金属纳米颗粒特别是贵金属(Au、Hg、Pt、Pd等)在催化、非线性光学、医用材料科学等领域具有广阔的应用前景。 (4)金属掩模板加工新加坡南洋科技大学Venkatakrishnan K等人利用飞秒激光直写方法制作了以金属薄膜为吸收层、石英为基底的金属掩模板，并将前入射与后入射两种方案作了比较，发现采用前入射的方法能够得到更小的特征尺寸和好的边缘质量。并且利用飞秒激光超衍射极限加工有效地修补了金属镉掩模板的缺陷，修复的线宽达到小于100 nm的精度。目前构建的飞秒激光修正光掩模板工具已在IBM的柏林顿、佛蒙特州的掩模制作设备中运行。这对微电子技术的发展将具有重要意义。 (5)复杂的微结构加工①耐热玻璃上的水渠道结构(图2)，边缘质量较好。但结构的精确性、表面和底端形态还有待改进；②光敏树脂里面制作的世界上最小的人造动物模型：10μm长，7μm高的公牛；③ScR500树脂内制备的约10μm的微型金字塔和房子模型；④光刻胶上飞秒双光子聚合(Two- Photon P01ymerization：TPP)的微型蜘蛛和恐龙模型(图3)等。
光学玻璃的精密加工技术
精密制造与自动化2011年第3期报道与评述 光学玻璃的精密加工技术 洪 静 高国富 赵 波 （河南理工大学 机械与动力工程学院 河南焦作454000） 摘 要对光学玻璃的高效精密特种加工技术进行了分析。对ELID法﹑激光加工﹑超声磨削以及精密铣削的最新研究进展进行了综述。介绍了采用ELID技术和控制加工工艺参数，使砂轮单个磨粒的最大切削深度小于脆性材料的临界切削厚度，实现了脆性材料的塑性加工，并得到精密光滑的表面；在加工非球曲面时，使零件的精加工抛光量降到最低。采用激光加工技术通过增加预热激光束，极大地降低了已加工表面的热应力及拉伸应力，使得加工质量有了大幅度的提高。通过选用适当的刀具和工艺参数，使被加工工件表面粗糙度值比普通磨削降低了30%～40%。通过优化刀具﹑加工方式及工艺参数，提高了光学玻璃精密铣削的加工质量和效率，降低了加工成本。 关键词 光学玻璃 精密加工 延性模式 光学玻璃常被用来制作侦查卫星照相机镜头，隐形雷达探照镜，高速飞行器窗口以及激光发射装置中的光学透镜，棱镜等超精密玻璃材料。小到各类相机的镜头，大到天文望远镜的大型反射镜，都有光学玻璃的应用。由于光学玻璃的广泛应用，传统的加工方法已不能满足精密加工的需要，尤其是对于加工非球曲面形状和具有小曲率半径的非球凹面零件，传统的加工方法加工较为困难且不能保证加工精度，不符合现代高科技发展的要求。 常用光学玻璃精密加工方法有：ELID法，这项技术通过使用超细微（或超微粉）超硬磨料用来制造砂轮，解决了超细微粒度砂轮应用中难以修整及磨削过程中容易堵塞的缺陷，由于基体材料是微量去除的，故在整个磨削过程中砂轮表面的磨粒始终保持锐利，实现了硬脆材料高精度，高效率的超精密磨削；激光加工光学玻璃是一种较新的精密加工方法，这种加工方式的突出优点是不产生切削力而且加工的热影响小，同时电脑编程与加工设备可紧密结合，特别适用于单件加工或小批量生产；超声磨削，是一种复合加工方法，主要特点是加工效率高、表面质量好、工具磨损小、成本低，特别适用于脆性光学材料的平面加工；在加工非对称且具有复杂功能表面结构的光学零件模具时，精密铣削加工因其独特的优点而受到重视，其突出的优点是提高了加工效率、尺寸精度稳定性好、加工过程可控性强。 1 光学玻璃精密加工技术 光学玻璃超精密加工的技术难点在于，光学玻璃是一种典型的脆硬材料，其突出的特性就是材料脆性高，断裂韧性低。用常规的加工方法，难以获得高的表面质量。通过以下介绍的4种加工方法，可以看到这些精密加工方法的优点以及所能达到的加工精度和其最新的研究进展。 1.1 在线电解修锐法 (Electrolytic In-process Dressing，简称ELID法) 光学零件的加工不仅要求精度高，加工表面超光滑，而且要求加工表面没有加工变质层。在这样的加工要求下就产生了硬脆材料的延性方式磨削。当每个砂轮磨粒切除的材料体积小到足以塑性流动而不产生脆性断裂即产生裂纹时，就实现了延性方式“无损伤”磨削。 日本学者大森整等人从1987年对铸铁纤维结合剂金刚石砂轮等的高强度金属结合剂的超硬磨料砂轮，开发了借用Electro1ytic ln-Process Dressing(ELID)的磨削法，利用ELID法在线修锐金刚石砂轮磨削硅片、陶瓷或其他硬脆材料可获得纳米级加工表面，实现了硬脆材料的超精密磨削，现在己成功应用于球面、非球面透镜、模具的 1