[发明专利]一种飞秒激光薄膜微群孔制造方法

说明书

本发明提出了一种飞秒激光薄膜微群孔运动旋切式制造方法，在对薄膜，尤其是热控薄膜加热时，提供一对射式激光定位传感器，在热控薄膜上冲击出一排基准孔，以上述基准孔为引导孔，通过上述传感器输出的信号传递给控制单元控制薄膜打孔位置，聚焦镜和反射镜在直线电机驱动下沿所述热控薄膜宽幅方向往复平移运动，当定位于热控薄膜边缘第一孔位后，飞秒激光开启，激光束经由振镜形成扫描光束，所述扫描光束经过所述反射镜到达所述聚焦镜，经聚焦镜聚焦后照射至所述热控薄膜，由上述振镜旋转作用形成所述激光束旋切冲孔，超快激光单光子照射至所述热控薄膜表面后，直接将碳碳键和碳氮键通过光化学作用分解。

技术领域

本发明属于先进激光制造领域，涉及一种环地球卫星轨道有效载荷装置的热控薄膜群孔制造方法。该方法使用振镜、反射镜、聚焦镜等模块，通过超快激光单光子能量直接将碳碳键和碳氮键分解的光化学作用，在产生极少数热能的条件下，对热控薄膜进行打孔制造，具有运动旋切式群孔制造方法、振镜群孔制造方法以及固定式阵列旋切式群孔制造方法，且可以在三种方法之间进行切换。

背景技术

20世纪60年代出现一种新型光源，具有单色性好、方向性好、相干性好、能量集中等特点。飞秒光脉冲是指持续时间为10^-12s-10^-15s的激光脉冲，这种激光脉冲具有极高的峰值功率，很宽的光谱宽度和极短的激光发射时间的特点。飞秒激光以其独特的超短持续时间和超强峰值功率开创了材料超精细、低损伤和空间三维加工处理的新领域，而且应用越来越广。根据飞秒激光超短和超强的特点，大体上可以将应用研究领域分成超快瞬态现象的研究和超强现象的研究。它们都是随着激光脉冲宽度的缩短和脉冲能量的增加而不断的得以深入和发展。飞秒脉冲激光的最直接应用是人们利用它作为光源，形成多种时间分辨光谱技术和泵浦/探测技术。它的发展直接带动物理、化学、生物、材料与信息科学的研究进入微观超快过程领域，并开创了一些全新的研究领域，如飞秒化学、量子控制化学、半导体相干光谱等。飞秒脉冲激光与纳米显微术的结合，使人们可以研究半导体的纳米结构(量子线、量子点和纳米晶体)中的载流子动力学。在生物学方面，人们正在利用飞秒激光技术所提供的差异吸收光谱、泵浦/探测技术，研究光合作用反应中心的传能、转能与电荷分离过程。超短脉冲激光还被应用于信息的传输、处理与存贮方面。

第一台利用啁啾脉冲放大技术实现的台式太瓦激光的成功运转始于1988年，这一成果标志着在实验室内飞秒超强及超高强光物理研究的开始。在这一领域研究中，由于超短激光场的作用已相当于或者大大超过原子中电子所受到的束缚场，微扰论已不能成立，新的理论处理有待于发展。在1020W/cm²的光强下，可以实现模拟天体物理现象的研究。1019-1021W/cm²的超高强激光产生的热电子(200KeV)。飞秒激光的另一个重要的应用就是微精细加工。通常，按激光脉冲标准来说，持续时间大于10皮秒(相当于热传导时间)的激光脉冲属于长脉冲，用它来加工材料，由于热效应使周围材料发生变化，从而影响加工精度。而脉冲宽度只有几千万亿分之一秒的飞秒激光脉冲则拥有独特的材料加工特性，如加工孔径的熔融区很小或者没有；可以实现多种材料，如金属、半导体、透明材料内部甚至生物组织等的微机械加工、雕刻；加工区域可以小于聚焦尺寸，突破衍射极限等等。一些汽车制造厂和重型设备加工厂目前正研究用飞秒激光加工更好的发动机喷油嘴。使用超短脉冲激光，可在金属上打出几百纳米宽的小孔。在最近于奥兰多举行的美国光学学会会议上，IBM公司的海特说，IBM已将一种飞秒激光系统用于大规模集成电路芯片的光刻工艺中。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。该实验室的洛斯克说：“飞秒激光有希望作为一种冷处理工具，用于拆除退役的火箭、火炮炮弹及其他武器。”