一种激光诱导自由曲面周期性纳米结构图案与着色方法技术

本发明专利技术公开了一种激光诱导自由曲面周期性纳米结构图案与着色方法，其特点是利用搭建的激光同步偏振控制加工系统以及计算机辅助制造程序，通过精确控制机械运动和激光辐照参数，在平面或曲面上制备了周期性亚波长条纹，实现对激光偏振方向的同步控制，以及对条纹方向的精确操控，利用不同的条纹方向达到不同的着色效果。本发明专利技术与现有技术相比具有利用不同激光能流密度和扫描速率对条纹形成的影响，达到不同的着色效，尤其在曲面上制备周期性纳米结构清晰明艳的复杂彩色图案方面优势明显，精度高，操作便捷及经济高效的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种激光诱导自由曲面周期性纳米结构图案与着色方法
本专利技术涉及激光微纳制造
，尤其是一种激光诱导自由曲面周期性纳米结构图案与着色方法。
技术介绍
人们对于激光诱导周期性表面结构已经经历了半个多世纪，其功能化应用领域包括：抗反射、防伪、材料表面着色、修改材料表面浸润性、控制细胞反应、改变摩擦学性能、改变菌落或细胞生长速度等。然而，该技术在二维平面可以选择合适的距离实现周期性条纹无缝隙连接，但是对于三维自由曲面，无缝隙拼接的难度比较大，传统的计算机辅助制造(CAM)软件无法实现。现有技术采用扫描振镜实现了在自由曲面内分区域操作周期性条纹的功能，但是一个扫描区域内激光入射方向存在不一致的问题，诸多加工参数发生微小变化。偏振器件通常无法实现与激光器、三维运动系统的并行控制，响应速度、自动化程度和精度往往无法同时满足。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的不足而提供的一种激光诱导自由曲面周期性纳米结构图案与着色方法，采用算法程序根据样品的几何结构生成控制代码，通过计算机对位移系统的高精度运动控制，实现本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光诱导自由曲面周期性纳米结构图案与着色方法，其特征在于采用算法程序根据样品的几何结构生成控制代码，通过计算机对位移系统的运动控制，实现样品位置与激光偏振方向的同步改变，在自由曲面的材料表面制备周期性纳米结构图案与表面着色，具体包括以下步骤：/n步骤1：搭建激光同步偏振控制加工系统/n采用计算机与光源控制系统和五轴运动系统架构的样品加工和激光同步偏振控制系统，所述光源控制系统由纳米激光器与镜片系统以及半波片和液晶偏振旋转器依次连接的光路组成；所述纳米激光器发出的激光束经半波片和液晶偏振旋转器依次连接的光路，通过动态扩束器和透镜汇聚在样品材料的表面；/n步骤2：加工条件的设置/n选用中心...

【技术特征摘要】
1.一种激光诱导自由曲面周期性纳米结构图案与着色方法，其特征在于采用算法程序根据样品的几何结构生成控制代码，通过计算机对位移系统的运动控制，实现样品位置与激光偏振方向的同步改变，在自由曲面的材料表面制备周期性纳米结构图案与表面着色，具体包括以下步骤：
步骤1：搭建激光同步偏振控制加工系统
采用计算机与光源控制系统和五轴运动系统架构的样品加工和激光同步偏振控制系统，所述光源控制系统由纳米激光器与镜片系统以及半波片和液晶偏振旋转器依次连接的光路组成；所述纳米激光器发出的激光束经半波片和液晶偏振旋转器依次连接的光路，通过动态扩束器和透镜汇聚在样品材料的表面；
步骤2：加工条件的设置
选用中心波长为532nm，脉宽为90ns，重复频率为1～10kHz的纳秒激光器，五轴运动系统参数设置为：X轴精度为1μm，行程为600mm；Y轴精度为1μm，行程为300mm；Z轴精度为1μm，行程为300mm；THETA_A轴精度为3”，THETA_B轴的精度为6”，使激光下进行扫描的样品表面条纹规则清晰；
步骤3：制备自由曲面周期性纳米结构图案与着色
ⅰ)将样品置于乙醇中进行超声清洗，并用氮气吹干待用；
ⅱ)采用二维或三维图形结构设计，在计算机软件中设计好需要在样品表面制备的着色图案；
ⅲ)利用机器人运动控制原理开发的算法程序，根据样品几何结构生成控制代码的软件和测试；
ⅳ...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋其麟，刘聚坤，冯朝鹏，陈龙，曹凯强，贾天卿，孙真荣，
申请(专利权)人：华东师范大学，
类型：发明
国别省市：上海;31