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激光诱导碳微等离子体烧蚀熔融石英的特性
摘要： 研究了激光诱导微等离子体对透明材料表面结构化的特征，并测量了其微等离子体的强度。探究了熔融石英表面在约束模式下由一系列纳秒脉冲激光诱导的碳微等离子体形成微形貌的过程，并将测量的强度与微形貌的特征进行了对比。确定了所形成形貌和轨迹的深度对激光参数的依赖性。研究表明，微结构形成的机制是多因素相关的，与微等离子体对熔融石英表面的烧蚀作用有关，而该微等离子体在脉冲结束后仍能持续较长时间。
关键词： 烧蚀、表面结构化、激光诱导微等离子体、纳秒脉冲、光纤激光器、熔融石英
更新于2025-09-23 15:19:57
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通过时间整形飞秒脉冲控制熔融石英激光加工中的光子能量沉积效率：实验与理论研究
摘要： 光子能量沉积在飞秒激光辐照结合化学蚀刻的微纳结构加工工艺中起着关键作用，该技术是实现熔融石英微纳结构精准调控的新兴方法。本研究通过时域整形飞秒激光脉冲串实验与理论相结合，系统研究了熔融石英激光辐照过程中可控的光子能量沉积机制。实验结果表明：通过调节整形脉冲串的总能量密度，既可降低也可增强光子能量沉积效率。研究进一步揭示了时域整形脉冲串的子脉冲间隔与强度比对光子能量沉积具有决定性影响?；谧杂傻缱硬碳捌涠怨庾幽芰砍粱蠢⌒вΦ牡壤胱犹迥Ｐ?，从定性角度合理阐释了相应的实验现象。
关键词： 光子能量沉积，飞秒激光，时间整形脉冲，化学蚀刻，熔融石英
更新于2025-09-23 15:19:57
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地面熔融石英表面的高斯光束与平顶光束平滑处理
摘要： 激光平滑技术因具有非接触特性且易于适配非球面，成为加工光学玻璃的一种极具前景的工艺。本研究考察了平顶型与高斯型强度分布的CO?激光对磨削熔融石英表面的平滑效果。结果表明：两种强度分布均可将表面微观粗糙度为500纳米（均方根值）的磨削表面平滑至<0.5纳米（均方根值）。最佳表面粗糙度随激光功率密度提升而改善，因此采用较低功率密度配合慢速扫描更有利于提升表面质量。通过建立数值模型研究热力学与流体动力学瞬态过程以阐明其内在机理，模拟显示平滑过程伴随温度升高同步发生——这是由于熔融石英粘度持续降低所致。光束整形能降低高功率加工激光的峰值功率密度，在不损失玻璃加工质量的前提下可能提高平滑效率。
关键词： 激光平滑、粗糙度、平顶光束、高斯光束、熔融石英、激光抛光
更新于2025-09-23 15:19:57
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ITER熔融石英窗上的杂散毫米波辐射负载
摘要： 在ITER装置中，窗组件将承受杂散辐射与中子流共同作用产生的复合载荷。因此必须通过充分测试来验证窗组件能否适应严苛环境条件。ITER装置中主要有两套系统会产生毫米波段高功率波：集体汤姆逊散射（CTS）系统在60GHz频段总功率达1兆瓦，电子回旋共振加热（ECRH）系统在170GHz频段最大功率为20兆瓦。在特定运行工况下，相当比例的功率可能以杂散辐射形式偏转到其他端口。高强度杂散辐射可能损坏作为安全相关部件的诊断窗。我们已详细评估了11号和12号端口熔融石英窗组件吸收的辐射量，并研究了伽马射线与中子通量对介电常数及损耗角正切（决定吸收率的关键参数）可能产生的影响。
关键词： 电子回旋共振加热、真空窗、杂散辐射、熔融石英、切伦科夫辐射探测器系统
更新于2025-09-22 20:35:40
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[美国激光学会ICALEO? 2016：第35届激光与电光应用国际会议 - 美国加利福尼亚州圣地亚哥（2016年10月16-20日）] 激光与电光应用国际会议 - 采用CO2激光器和玻璃纤维作为填充材料的玻璃激光焊接实验与数值研究
摘要： 采用填充焊丝的自动化激光焊接技术已成功应用于多种金属材料的间隙桥接与复杂器件连接。然而将该工艺移植至脆性材料玻璃仍具挑战性，目前玻璃焊接多通过燃气火焰手动加热实现。此外，非回转体部件焊接需通过填充材料桥接接合间隙，现行工艺仍依赖人工操作。本研究通过实验与数值模拟相结合的方法，探讨了以玻璃纤维为填充材料实现熔融石英激光焊接的间隙桥接技术，旨在获得适用于光学元件制造的关键参数——精确控制焊缝熔深与热影响区。实验采用CO?激光在温控条件下同步加热玻璃工件与玻璃纤维，数值模拟则用于确定熔融石英焊接的通用工艺窗口。通过系统改变焊接温度、激光焦点尺寸及进给速度等工艺参数，研究其对焊接质量的影响规律，并重点分析了填充焊丝涂层对接头区域材料成分的影响。与手工工艺相比，采用玻璃纤维填充材料的激光焊接实现了高度可重复性，显著提升了工艺自动化水平。
关键词： 熔融石英、温度控制焊接、热影响区、激光焊接、玻璃纤维、填充材料、玻璃、二氧化碳激光器、焊缝熔深
更新于2025-09-19 17:13:59
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基于微流体控制全内反射的熔融石英飞秒激光刻写非易失性集成光开关
摘要： 我们展示了一种基于飞秒激光在熔融石英基底上刻写而成的非易失性光功率开关，其切换操作通过微流体控制的全内反射实现。该开关由交叉波导和位于波导交叉处的矩形高纵横比微流体通道构成。通道壁处全内反射与透射状态的切换取决于通道内介质的折射指数。飞秒激光刻写技术可实现低损耗光学波导与侧壁光滑的通道共集成，从而制备出低插入损耗、宽带宽且偏振相关损耗小的开关。实测该开关在1550纳米波长下的全内反射损耗约为1.5分贝，填充折射率匹配液时通过通道的传输损耗约为0.5分贝。通过有限时域差分法和光束传播法的详细性能模拟表明：优化几何结构并进一步调整刻写参数可进一步降低损耗。
关键词： 熔融石英，非挥发性，单模波导，全内反射，微流控技术，飞秒激光刻写，集成光学开关
更新于2025-09-19 17:13:59
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CO<sub>2</sub>激光辐照熔融石英的耦合热-力学分析
摘要： 为了以韧性模式研磨熔融石英，有研究提出通过CO?激光照射修复其表面及亚表面微裂纹。但由于表面熔融的石英在空气中快速冷却，仍会残留较大残余应力，导致熔融石英韧性研磨的临界切削深度小于0.2微米。为探究残余应力分布并寻找控制拉伸残余应力的最佳照射方式，本研究建立了CO?激光照射下熔融石英动态行为的数值模型。该模拟综合考虑了激光能量吸收、热传导、熔融石英的粘弹性行为及热致应力等因素。研究结果揭示了残余应力的形成机制与分布规律，发现通过精准调控激光过程中温度场的时间与空间分布是降低残余应力的关键。为此提出三种减少激光照射引入的熔融石英表面拉伸残余应力的工艺方案，并通过数值分析对比其残余应力分布，从而优选最佳激光照射方法。
关键词： 熔融石英、激光辐照、延性磨削、粘弹性、残余应力
更新于2025-09-16 10:30:52
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由纳秒激光辐射在熔融石英中诱导的从统计特性到确定性的纳米结构
摘要： 通过激光加工在衍射极限以下制造结构仍是一项挑战。然而，自组织过程可能具有实用价值。研究分别探讨了熔融石英上光刻制备的铬结构形状的激光诱导自组织改性，以及纳秒紫外激光辐射对熔融石英表面的结构化。低能量单脉冲激光辐照（Φ > 300 mJ/cm2）会使铬方形图案因熔融铬膜中的质量传输而形成液滴。该过程受熔融金属不稳定性支配，源于表面张力驱动的液相质量传输。当铬图案尺寸与不稳定性长度相当时，观察到两种特定液滴分布：一种是位于原始图案中心附近确定位置的单个液滴，另一种是呈环状随机分布的小液滴。通过多脉冲辐照，每种金属图案均可转移至熔融石英中。实验结果表明，对于低能量情况，通过顺序求解热传导方程和Navier-Stokes方程能良好模拟该过程。
关键词： 熔融石英、纳米结构化、纳秒激光、IPSM-LIFE
更新于2025-09-12 10:27:22
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飞秒短波红外激光脉冲驱动下熔融石英中的等离子体形成与弛豫动力学
摘要： 激光诱导电介质固体中等离子体形成及其后续弛豫过程，是结构改性的前驱现象，也是直接激光写入功能性光学微纳结构的基础。通过结合时间分辨透射测量与交叉相位调制测量的实验装置，我们分离出了飞秒短波红外激光脉冲（波长k=2100 nm）激发非晶熔融石英体相中等离子体的形成与弛豫动力学过程。尽管此前认为产生的亚临界电子-空穴等离子体弛豫时间是恒定的，但我们的研究发现其具有强度依赖性。我们将这种强度依赖性归因于介质的振动激活作用，该作用导致被俘获载流子的脱阱及俘获概率降低。
关键词： 等离子体形成、飞秒激光脉冲、弛豫动力学、熔融石英、短波红外
更新于2025-09-12 10:27:22
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采用飞秒激光制造并远程调谐的整体式万向微镜
摘要： 随着超快激光的出现，新的制造技术应运而生。在微加工领域，飞秒激光的应用不仅实现了单一光学透明材料内部的三维整体加工，还能以纳米级精度远程、任意地变形基底。我们利用这一原理并结合柔性机构设计，展示了一种完全由飞秒激光制造的整体式微镜，通过将器件部分区域暴露于低能量飞秒脉冲下，即可非接触式调节其方向。由于该过程无需物理接触，其对准精度可比传统机械定位技术高出数个数量级。
关键词： 飞秒激光加工、可调谐光学元件、重新定位、集成光学、单片式、微光学、非接触式、熔融石英、柔性铰链
更新于2025-09-12 10:27:22