本发明专利技术公开了一种激光加工系统，包括：用于发射激光的激光光源单元和控制单元，以及沿激光的发射光路依次设置的激光能量和偏振调节单元、光束聚焦单元、三维移动平台；所述激光能量和偏振调节单元，用于调节激光能量及激光的偏振态；所述光束聚焦单元，用于将激光沿单方向聚焦以调整加工光斑；所述三维移动平台上固设有氧化石墨烯薄膜样品，激光垂直照射于所述氧化石墨烯薄膜样品的表面，以完成氧化石墨烯薄膜样品的微结构化和还原处理；所述控制单元和所述三维移动平台通信连接，用于控制三维移动平台上所述氧化石墨烯薄膜样品的移动；可以完成对氧化石墨烯薄膜的光还原和表面微结构制备的同步实现。
【技术实现步骤摘要】
激光加工系统及氧化石墨烯微结构化及还原处理的方法
本专利技术属于二维材料激光加工
，具体涉及激光加工系统及氧化石墨烯微结构化及还原处理的方法。
技术介绍
氧化石墨烯薄膜和还原氧化石墨烯薄膜作为石墨烯材料的衍生物，受其表面不同类型含氧官能团的影响，在物理、化学性能上表现出了不同的特点，因此作为石墨烯的互补材料在众多领域受到了广泛关注。氧化石墨烯薄膜的还原方法有很多，常用的方法包括化学还原法、热还原法、微波还原法、光还原法等，其中光还原法以其操作简单、光源选择范围大等优点而被广泛认可。然而，目前大多数的光还原法都要受限于加工效率，加工质量，加工单元尺寸，这些问题极大地限制了相关领域的发展。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种激光加工系统及氧化石墨烯微结构化及还原处理的方法，以解决一般的光还原法受限于加工效率，加工质量，加工单元尺寸的问题。为实现上述目的，本专利技术一方面提供了一种激光加工系统，包括：包括：用于发射激光的激光光源单元和控制单元，以及沿激光的发射光路依次设置的激光能量和偏振调节单元、光束聚焦单元、三维移动平台；所述激光能量和偏振调节单元，用于调节激光能量及激光的偏振态；所述光束聚焦单元，用于将激光沿单方向聚焦以调整加工光斑；所述三维移动平台上固设有氧化石墨烯薄膜样品，激光垂直照射于所述氧化石墨烯薄膜样品的表面，以完成氧化石墨烯薄膜样品的微结构化和还原处理；所述控制单元和所述三维移动平台通信连接，用于控制三维移动平台上所述氧化石墨烯薄膜样品的移动。优选地，所述激光光源单元采用掺钛蓝宝石啁啾脉冲放大激光器，其输出的激光光源为线偏振飞秒激光脉冲。优选地，所述掺钛蓝宝石啁啾脉冲放大激光器的中心波长为800nm，脉冲宽度为40fs，重复频率为1KHz，高斯光斑直径为6mm。优选地，所述激光能量和偏振调节单元包括沿激光的发射光路依次设置的二分之一波片和格兰泰勒棱镜；通过旋转所述二分之一波片的晶轴方向能够连续调谐激光能量，通过旋转所述格兰泰勒棱镜的晶轴方向能够调节激光的线偏振方向。优选地，所述光束聚焦单元包括沿激光的发射光路依次设置的平凹透镜、平凸透镜和在聚焦面内能够单方向聚焦的平凸柱面透镜。优选地，所述平凹透镜的曲率半径为17.5mm，焦距为-38.1mm；所述平凸透镜的曲率半径为57.3mm、焦距为125mm；所述平凸柱面透镜的直径为25.4mm，焦距为50mm，曲率半径为22.9mm；所述平凸柱面透镜能够将激光沿单方向聚焦以调整加工光斑为一个长度为12mm的线状光斑。本专利技术另一方面提供了一种氧化石墨烯微结构化及还原处理的方法，包括以下步骤：将氧化石墨烯薄膜样品固设于上述所述的激光加工系统的三维移动平台上；采用所述激光加工系统，通过调节激光的加工参数，对所述氧化石墨烯薄膜样品进行还原和微结构化处理。优选地，所述激光的加工参数包括激光能量、激光的偏振态、离焦距离和扫描速度。优选地，所述氧化石墨烯薄膜样品由以下制备方法制备得到：制备氧化石墨烯溶液；将所述氧化石墨烯溶液涂覆于基底上，制备氧化石墨烯薄膜样品。优选地，所述基底为硅基底或石英基底。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术实施例通过激光光源单元发射激光，单光束聚焦，进而通过激光能量和偏振调节单元、光束聚焦单元以及三维移动平台调节激光的加工参数和氧化石墨烯薄膜样品的处理区域，可以完成氧化石墨烯薄膜样品的微结构化和还原处理。本专利技术实施例所述的氧化石墨烯微结构化及还原处理的方法，不仅可以完成对氧化石墨烯薄膜的光还原和表面微结构制备的同步实现，并且可以通过改变入射激光的偏振方向、调节入射激光能量和脉冲重叠数目，可以实现对微结构形貌的调控；通过控制激光的加工参数来实现氧化石墨烯薄膜的还原以及表面微结构的快速制备。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的激光加工系统的光路示意图；图2为本专利技术实施例提供的微结构化及还原处理后的氧化石墨烯薄膜表面的显微光学图片；图3为本专利技术实施例提供的微结构化及还原处理后的氧化石墨烯薄膜表面的扫描电子显微图像；图4为本专利技术实施例提供的微结构化及还原处理后的氧化石墨烯薄膜表面的的原子力显微图像之一；图5为本专利技术实施例提供的微结构化及还原处理后的氧化石墨烯薄膜表面的的原子力显微图像之二。图6为本专利技术实施例提供的微结构化及还原处理后的氧化石墨烯薄膜表面的X射线光电子能谱图像之一；图7为本专利技术实施例提供的微结构化及还原处理后的氧化石墨烯薄膜表面的X射线光电子能谱图像之二；图8为本专利技术实施例提供的微结构化及还原处理后的氧化石墨烯薄膜表面的X射线衍射图像；图9为本专利技术实施例提供的微结构化及还原处理后的氧化石墨烯薄膜表面的拉曼光谱。其中，图中各附图标记为：100—激光光源单元；110—发射光路；200—激光能量和偏振调节单元；210—二分之一波片；220—格兰泰勒棱镜300—光束聚焦单元；310—平凹透镜；320—平凸透镜；330—平凸柱面透镜；400—三维移动平台；500—控制单元。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。如图1～9所示，本专利技术实施例提供了一种激光加工系统及氧化石墨烯微结构化及还原处理的方法。一方面，本专利技术实施例提供了一种激光加工系统。如图1所示，图1为本专利技术实施例提供的激光加工系统的光路示意图，所述激光加工系统，包括：用于发射激光的激光光源单元100和控制单元500，以及沿激光的发射光路110依次设置的激光能量和偏振调节单元200、光束聚焦单元300、三维移动平台400；所述激光能量和偏振调节单元200，用于调节激光能量及激光的偏振态；所述光束聚焦单元300，用于将激光沿单方向聚焦以调整加工光斑；所述三维移动平台400上固设有氧化石墨烯薄膜样品，激光垂直照射于所述氧化石墨烯薄膜样品的表面，以完成氧化石墨烯薄膜样品的微结构化和还原处理；所述控制单元500和所述三维移动平台400通信连接，用于控制三维移动平台400上所述氧化石墨烯薄膜样品的移动。本专利技术实施例通过激光光源单元发射激光，单光束聚焦，进而通过激光能量和偏振调节单元、光束聚焦单元以及三维移动平台调节激光的加工参数和氧化石墨烯薄膜样品的处理区域，可以完成氧化本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种激光加工系统，其特征在于，包括：用于发射激光的激光光源单元和控制单元，以及沿激光的发射光路依次设置的激光能量和偏振调节单元、光束聚焦单元、三维移动平台；/n所述激光能量和偏振调节单元，用于调节激光能量及激光的偏振态；/n所述光束聚焦单元，用于将激光沿单方向聚焦以调整加工光斑；/n所述三维移动平台上固设有氧化石墨烯薄膜样品，激光垂直照射于所述氧化石墨烯薄膜样品的表面，以完成氧化石墨烯薄膜样品的微结构化和还原处理；/n所述控制单元和所述三维移动平台通信连接，用于控制三维移动平台上所述氧化石墨烯薄膜样品的移动。/n
【技术特征摘要】
1.一种激光加工系统，其特征在于，包括：用于发射激光的激光光源单元和控制单元，以及沿激光的发射光路依次设置的激光能量和偏振调节单元、光束聚焦单元、三维移动平台；
所述激光能量和偏振调节单元，用于调节激光能量及激光的偏振态；
所述光束聚焦单元，用于将激光沿单方向聚焦以调整加工光斑；
所述三维移动平台上固设有氧化石墨烯薄膜样品，激光垂直照射于所述氧化石墨烯薄膜样品的表面，以完成氧化石墨烯薄膜样品的微结构化和还原处理；
所述控制单元和所述三维移动平台通信连接，用于控制三维移动平台上所述氧化石墨烯薄膜样品的移动。
2.根据权利要求1所述的激光加工系统，其特征在于，所述激光光源单元采用掺钛蓝宝石啁啾脉冲放大激光器，其输出的激光光源为线偏振飞秒激光脉冲。
3.根据权利要求2所述的激光加工系统，其特征在于，所述掺钛蓝宝石啁啾脉冲放大激光器的中心波长为800nm，脉冲宽度为40fs，重复频率为1KHz，高斯光斑直径为6mm。
4.根据权利要求1所述的激光加工系统，其特征在于，所述激光能量和偏振调节单元包括沿激光的发射光路依次设置的二分之一波片和格兰泰勒棱镜；通过旋转所述二分之一波片的晶轴方向能够连续调谐激光能量，通过旋转所述格兰泰勒棱镜的晶轴方向能够调节激光的线偏振方向。
5.根据权利要求1所述的激光加工系统，其特征在于，所述光束聚焦单元包...
【专利技术属性】
技术研发人员：辛巍，邹婷婷，郑昕，杨建军，郭春雷，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：吉林;22
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