[实用新型]飞秒激光微形貌加工装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及激光加工装置，尤其涉及一种飞秒激光微形貌加工装置。

背景技术

航行体在流体介质中行进时的主要能耗，是用来克服流体阻力，该阻力主要由表面摩擦阻力和压差阻力等成分组成，其中摩擦阻力占据较大份额；此外，导致摩擦阻力出现的流/固界面间的壁面剪切现象，也是壁面噪声产生的根源。因此，减小航行体在行进过程中的摩擦阻力，不仅有助于提高航行体的航速及航程等性能指标，节约能源消耗，还可以有效降低航行体行进时的壁面噪声。

随着能源紧缺、环境恶化等问题的日趋严重，针对航行体减阻降噪、节能减排问题的研究亦变得尤为迫切。截止目前，有关航行体减阻降噪问题的研究，已经逐渐发展成为一门多学科交叉综合的边缘性学科，形成了湍流边界层减阻和界面效应减阻等减阻理论，以及诸如表面形貌、聚合物涂层及微气泡等多种减阻技术。

表面形貌减阻，是指通过构建具有微观形貌结构的功能表面实现减阻。该减阻技术可以在不改变航行体外形尺寸及内部结构的情况下，有效地降低壁面摩擦阻力，因此被认为是最具有工程应用前景的减阻技术之一。目前，有关减阻功能表面形貌的制备，主要还是通过传统的机加工方式实现的。该加工方法不但工艺繁复、成本高昂、质量难以保障，而且对工件的形状、尺寸以及材质等也有严格要求。传统机加工方式用于微观表面形貌制备时的缺点和局限性，严重制约着表面形貌减阻技术的工程化推广和应用。

实用新型内容

本实用新型目的是提供一种飞秒激光微形貌加工装置，加工工件时热影响区小、作用时间短，极大提高了形貌加工的精度，同时实现了真正意义上的非热熔性冷加工。

本实用新型解决技术问题采用如下技术方案：一种飞秒激光微形貌加工装置，包括自动化机械手和飞秒激光装置；

所述自动化机械手的夹持器对所述飞秒激光装置进行夹持；

所述飞秒激光装置包括飞秒激光器、中性衰减片、分束片、准直透镜、小孔阵列板及聚焦透镜，沿所述飞秒激光器射出的激光输出光路上依次设置有中性衰减片、分束片、准直透镜、小孔阵列板及聚焦透镜。

优选的，所述自动化机械手包括夹持器、底座、移动座、旋转台、第一臂、第二臂及第三臂；

所述移动座可滑动的设置在所述底座上，所述旋转台可转动的设置在所述移动座上，所述第一臂的一端可转动的设置在所述旋转台上，所述第一臂的另一端与所述第二臂的一端铰接，所述第二臂的另一端与所述第三臂的一端铰接，所述第三臂的另一端固定有夹持器；

所述第一臂相对旋转台的转动轴、第二臂相对第一臂的转动轴及第三臂相对第二臂的转动轴相互平行。

优选的，所述飞秒激光器的输出脉冲宽度为5～500fs；波长为800nm；脉冲重复频率为1～1000kHz；单脉冲最大能量1μJ～500mJ。

优选的，所述飞秒激光器的输出脉冲宽度为150fs、波长为800nm、脉冲重复频率为1kHz、单脉冲最大能量50μJ。

优选的，所述飞秒激光器的输出脉冲的能量密度为3.1×10¹³W/cm²。

优选的，所述飞秒激光器的输出脉冲宽度为150fs、波长为800nm、脉冲重复频率为1kHz、单脉冲最大能量2mJ。

优选的，所述飞秒激光器的输出脉冲的能量密度为8.2×10⁹W/cm²。

本实用新型具有如下有益效果：因设置有飞秒激光器，沿所述飞秒激光器射出的激光输出光路上依次设置有中性衰减片、分束片和透镜；在利用飞秒激光光束对工件进行微形貌加工过程中，飞秒激光与工件材料互相作用时热影响区小、作用时间短，光束的光脉冲的全部能量能够以极快的速度注入到微小作用区域，高能量密度的瞬间沉积使得电子运动方式发生变化，有效避免了激光线性吸收、以及能量的转移和扩散等，使得激光与物质相互作用的机制发生根本性变化，对工件进行加工，加工工件时热影响区小、作用时间短，极大提高了形貌加工的精度，同时实现了真正意义上的非热熔性冷加工；克服了传统机加工方式用于微观表面形貌制备时的缺点和局限性，提高微尺度表面形貌加工工艺的适用性，以促进表面形貌减阻技术的推广和应用。

附图说明

图1为飞秒激光微形貌加工装置的结构示意图；

图2为自动化机械手的结构示意图；

图3为飞秒激光装置的结构示意图。