水导激光微细加工中激光与水束光纤耦合技术-电子科学技术.PDF

第 卷 第 期 光学 精密工程 １６ ９ 　 Ｖｏｌ．１６ Ｎｏ．９ 　 　 　　　　　　　　 Ｏ ｔｉｃｓａｎｄＰｒｅｃｉｓｉｏｎＥｎｉｎｅｅｒｉｎ 　　　　　　　　 年 月 　 ｐ ｇ ｇ ２００８ ９ Ｓｅ．２００８ 　 　 　 ｐ 文章编号 （ ） １００４９２４Ｘ２００８０９１６１４０８ 　 水导激光微细加工中激光与水束光纤耦合技术 李 灵，杨立军，王 扬，刘 备，王 哲 　 　 　 　 （哈尔滨工业大学 机械制造及自动化系，黑龙江 哈尔滨 １５０００１） 摘要：为了保证水导激光微细加工中会聚激光与水束光纤的耦合效果，建立了由一个高精度耦合对准检测调整系统和一 个特殊结构耦合装置组成的新的耦合系统，并提出了新的耦合对准方法。由于激光要经过空气层、玻璃层、水层进入水 束光纤，因此根据计算结果，采用激光烧斑法来确定会聚透镜与水束光纤起始端（喷嘴孔）的距离；研究了激光在水束光 纤中发生全反射的最大入射角；通过流体动力学仿真，设计了腔内流场分布均匀的耦合装置，保证了直径 ０．１２ｍｍ的水 束光纤的高耦合品质；研究了激光能量在水束光纤中的衰减，采用特定波长和脉冲能量的激光和特殊过滤的去离子水来 减小激光能量在水束光纤中耦合的损耗率。实验结果表明，水束光纤导光长度超过 １００ｍｍ；采用该耦合技术能够在 厚的硅基晶片上以 ／速度切割出缝宽为 的均匀窄缝，且几乎无裂纹、无热影响区。该耦合技术 ０．２ｍｍ ２ｍｍ ｓ ０．１２ｍｍ 能够很好地满足水导激光微细加工的要求。 关 键 词：水导激光；激光微细加工；全反射；激光耦合；光纤耦合；仿真 　 　 中图分类号： 文献标识码： ＴＧ６６５ Ａ 　　 犔犪狊犲狉犪狀犱狑犪狋犲狉犲狋犳犻犫犲狉犮狅狌犾犻狀 狋犲犮犺狀狅犾狅 犳狅狉 犼 狆 犵 犵狔 狑犪狋犲狉犲狋狌犻犱犲犱犾犪狊犲狉犿犻犮狉狅犿犪犮犺犻狀犻狀 犼 犵 犵 ， ， ， ， ＬＩＬｉｎ Ｙａｎ Ｌｉｕｎ ＷＡＮＧＹａｎ ＬＩＵＢｅｉＷＡＮＧＺｈｅ ｇ ｇ ｊ ｇ （ ， ， ， ） 犛犮犺狅狅犾狅 犕犲犮犺犪狋狉狅狀犻犮狊犈狀犻狀犲犲狉犻狀 犎犪狉犫犻狀犐狀狊狋犻狋狌狋犲狅 犜犲犮犺狀狅犾狅 犎犪狉犫犻狀１５０００１ 犆犺犻狀犪 犳 犵 犵 犳 犵狔 ：