The invention relates to a femtosecond laser bridging method for microcracks on the surface of quartz glass. For the microcracks with a scale of 400nm \u2011 10 \u03bc m, the samples are inverted on the composite worktable, the femtosecond laser is focused on the deepest and upper end of the microcracks inside the glass, the thermal accumulation of high repetition rate and low energy pulse femtosecond laser is used, the temperature of the processing area is controlled to be lower than the gasification temperature by controlling the power and scanning speed, the processing is carried out layer by layer, and the femtosecond laser is induced by the base metal The microcracks can be bridged by filling the microcracks area with the plasma confinement, and the microcracks with smooth surface can be obtained. The method can restrain the intense ablation effect of femtosecond laser and take advantage of the advantages of femtosecond laser cold working, avoid thermal stress, not passivate but bridge microcracks, with better performance and accuracy. The invention is suitable for bridging microcracks on the surface of quartz glass with strict requirements for surface accuracy.
【技术实现步骤摘要】
一种石英玻璃表面微裂纹飞秒激光弥合方法
本专利技术涉及石英玻璃表面微裂纹强化
,具体地说是一种可广泛应用于航空航天,高功率激光武器,核能开发等
的超精密石英玻璃表面微裂纹弥合方法。
技术介绍
石英玻璃因其优异的性能,广泛的应用于航空航天,高功率激光武器,核能开发等领域,这些领域对石英玻璃表面精度要求很高,往往通过超精密加工实现,而石英玻璃作为典型的硬脆材料,在超精密磨削加工过程中,仍会存在宽度及深度在10um级的制造微裂纹,严重影响后续加工效率与最终性能。当前对微裂纹缺陷强化的方法有很多种,其中酸洗法可以有效钝化裂纹尖端一定程度抑制裂纹后续扩展,但微裂纹仍然存在,应力大时仍会扩展。镀膜法可以有效填充微裂纹,形成保护膜,但没有消除微裂纹在微观环境下应力和能量的不平衡状态,强度增强有限且存在隐患,不适合高精度光学元件加工。长脉冲激光抛光强化时由于热作用强烈,热应力大,需要进行去应力处理,且易产生气泡、再沉积物、热应力损伤。飞秒脉冲激光由于烧蚀作用强烈,往往是通过除蚀作用将微裂纹进行整形,钝化裂纹尖端,仍存在微裂纹,易造成二次损伤。
技术实现思路
为了克服上述不足,本专利技术目的在于提供一种避免产生热应力,抑制飞秒激光剧烈烧蚀作用的实现石英玻璃表面微裂纹飞秒激光弥合的方法,解决钝化微裂纹易造成二次损伤的问题,无需经过去应力处理即可得到无微米级缺陷表面光滑的玻璃样品。实现本专利技术目的的技术解决方案为:步骤一:依次用清水、乙醇对含有表面微裂纹的样品进行超声清洗,去除样品 ...
【技术保护点】
1.一种石英玻璃表面微裂纹飞秒激光弥合方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:/n步骤一:依次用清水、乙醇对含有表面微裂纹的样品进行超声清洗,去除样品表面的污染物;/n步骤二:将步骤一中清理后的样品非加工面对着飞秒激光镜头放置于工作台上;/n步骤三:通过CCD共聚焦显微镜定位微裂纹,调节镜头高度,将飞秒激光聚焦于样品微裂纹最深处的上方;/n步骤四:启动飞秒激光加工设备,导入激光加工形状,选择激光进给加工方式,设定激光加工参数,选择对位点,开始激光加工;/n步骤五:样品加工完成后,用除尘器去除样品表面的离子沉淀物,依次用清水、乙醇对样品进行超声清洗,获得无μm级微裂纹表面光滑的玻璃样品。/n
【技术特征摘要】
1.一种石英玻璃表面微裂纹飞秒激光弥合方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:
步骤一:依次用清水、乙醇对含有表面微裂纹的样品进行超声清洗,去除样品表面的污染物;
步骤二:将步骤一中清理后的样品非加工面对着飞秒激光镜头放置于工作台上;
步骤三:通过CCD共聚焦显微镜定位微裂纹,调节镜头高度,将飞秒激光聚焦于样品微裂纹最深处的上方;
步骤四:启动飞秒激光加工设备,导入激光加工形状,选择激光进给加工方式,设定激光加工参数,选择对位点,开始激光加工;
步骤五:样品加工完成后,用除尘器去除样品表面的离子沉淀物,依次用清水、乙醇对样品进行超声清洗,获得无μm级微裂纹表面光滑的玻璃样品。
2.根据权利要求1所述的一种石英玻璃表面微裂纹飞秒激光弥合方法,其特征在于,步骤一,样品表面微裂纹的宽度和深度在400nm-15μm之间。
3.根据权利要求1所述的一种石英玻璃表面微裂纹飞秒激光弥合方法,其特征在于,步...
【专利技术属性】
技术研发人员:李晓鹏,王伟,支新涛,陆广华,周琦,王克鸿,王大森,彭勇,
申请(专利权)人:南京理工大学,
类型:发明
国别省市:江苏;32
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