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公开(公告)号：CN115365660A
公开(公告)日：2022-11-22
申请号：CN202211068376.7
申请日：2022-09-02
申请人： 哈尔滨工业大学
IPC分类号： B23K26/356 , B23K26/14 , B23K26/70
摘要： 本发明提供了一种基于CO2激光的大口径熔石英元件两步法抛光方法，属于光学元件激光加工技术领域。为了解决现有大口径熔石英元件通过机械加工操作繁琐且表面有缺陷及粗糙度高，现有激光加工造成表面残余应力分布不均，表面易产生裂纹的问题。本发明根据熔石英材料与CO2激光相互作用机理，为提升大口径熔石英元件的初始损伤阈值、提升元件表面质量，提出CO2激光两步法抛光大口径熔石英元件的加工方法，包括表面缺陷的蒸发抛光和表面熔融抛光，最终实现大口径熔石英元件的表面加工。可大幅提升表面质量，降低粗糙度以及表面缺陷；克服了大口径光学元件由于表面残余应力不均匀导致的产生表面裂纹和变形问题。
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公开(公告)号：CN115329640A
公开(公告)日：2022-11-11
申请号：CN202211068369.7
申请日：2022-09-02
申请人： 哈尔滨工业大学
IPC分类号： G06F30/23 , G06F17/13 , G06F111/10 , G06F119/08 , G06F119/14
摘要： 本发明提供一种基于假想温度均匀分布的熔石英元件CO2激光抛光速度优化方法，属于光学加工技术领域。为解决现有CO2激光抛光熔石英元件工艺过程中，由于热量累积导致分布不均匀的假想温度和残余应力会影响光路的传输、导致元件产生较大的变形，甚至产生表面裂纹，严重影响了该工艺的工程应用的问题。本发明以假想温度分布与残余应力分布的对应关系为基础，通过有限元仿真得到CO2激光抛光后熔石英元件内部假想温度二维分布，对抛光过程中瞬时速度进行优化，以实现元件内部假想温度的均匀分布，进而得到残余应力分布均匀的熔石英元件，防止元件表面变形和产生表面裂纹，从而为CO2激光抛光熔石英元件工艺的工程应用提供理论指导和优化方法。
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公开(公告)号：CN116956775A
公开(公告)日：2023-10-27
申请号：CN202310937582.5
申请日：2023-07-28
申请人： 哈尔滨工业大学
IPC分类号： G06F30/28 , G06F30/17 , G06F30/23 , G06F113/08 , G06F119/14 , G06F119/08
摘要： 本发明提供一种可实现熔石英微透镜阵列CO2激光精密抛光的初始微结构临界尺寸设计方法，属于光学加工领域。为解决对熔石英CO2激光抛光表面形貌的形成机制及微透镜阵列形状的控制机制不明确，试错法确定结构参数和激光参数可能无法获取满足质量要求的目标微透镜阵列结构，且试错有随机性、效率低问题。根据目标微透镜阵列设计初始微结构，基于热力学和流体力学原理建立初始微结构的仿真模型并建立温度场仿真，选择抛光半径和功率，再对不同结构参数的初始微结构抛光过程仿真，得到微透镜尺寸和形貌，最终确定初始微结构的临界尺寸。避免工艺参数试错法工作量大、效率低；为通过工艺过程中选择合适的激光参数及控制微透镜阵列形状提供了指导。
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公开(公告)号：CN116936003A
公开(公告)日：2023-10-24
申请号：CN202310937655.0
申请日：2023-07-28
申请人： 哈尔滨工业大学
IPC分类号： G16C60/00 , B23K26/70 , B23K26/352 , B23K26/36 , G06F30/23 , G06F119/18
摘要： 本发明提供一种CO2激光快速烧蚀加工熔石英微透镜阵列的初始微结构的路径规划方法及路径，属于光学加工技术领域。为解决CO2激光烧蚀快速去除材料加工微柱阵列时，加工表面存在烧蚀过度或不足以致粗糙不平，严重影响微透镜阵列质量问题。利用阵列点和阵列线两种加工方式进行加工实验，优选多线扫描，规划路径为交叉轨迹和非交叉S形轨迹，优选非交叉S形轨迹，虽然其效果较好但仍存在加工表面不平整问题，再次优化为非交叉点扫描起点同侧轨迹，扫描相邻两条横纵轨迹的时间间隔相同。本发明揭示了沿不同轨迹进行扫描对加工表面形貌的影响；解决初始微结构存在表面烧蚀过度或不足以致粗糙不平问题，为获得高质量熔石英微透镜阵列奠定基础。
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公开(公告)号：CN115326804B
公开(公告)日：2024-05-14
申请号：CN202211068372.9
申请日：2022-09-02
申请人： 哈尔滨工业大学
摘要： 本发明提供了一种熔石英元件表面损伤发起与损伤增长自动评价装置和方法，涉及光学元件技术领域，为解决现有技术在激光损伤阈值以及损伤增长测试过程中，需要频繁地装夹和拆卸熔石英元件对损伤进行检测，不但检测效率低，且重复安装元件的将导致误差的问题。该装置包括：X轴运动模组、Y轴运动模组、光学元件夹具组、相机及光源组和基座；X轴运动模组安装在基座上，Y轴运动模组垂直安装于X轴运动模组上，光学元件夹具组安装于Y轴运动模组上，相机及光源组的相机和背光源安装于X轴运动模组的相对两侧，相机、环形光源与背光源位于同一轴线上。本发明可实现熔石英元件表面损伤发起与损伤增长评价全流程自动化，具有较高的准确度。
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公开(公告)号：CN117182322A
公开(公告)日：2023-12-08
申请号：CN202310945069.0
申请日：2023-07-28
申请人： 哈尔滨工业大学
IPC分类号： B23K26/362 , B23K26/70
摘要： 本发明提供一种基于CO2激光的烧蚀快速去除和熔融抛光组合的熔石英微透镜阵列制备装置及制备方法，属于光化学加工领域。为解决针对熔石英类硬脆材料加工微透镜阵列时存在成本高、热稳定性差且加工精度不易控制，难以获得低成本、高质量微透镜阵列的问题。建立热力学和流体力学的耦合模型，对粗加工结构进行仿真进而确定粗加工参数，通过路径规划获得最佳扫描轨迹，采用高功率密度CO2激光烧蚀去除熔石英，实现微结构的快速成形；采用低功率密度CO2激光辐照微结构，实现其精密熔融抛光。通过使用一套CO2激光器加工微透镜阵列，降低了加工成本，避免了重复安装定位工件的问题，进一步提高加工效率，实现高效低成本制备高质量微透镜阵列。
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公开(公告)号：CN115446462A
公开(公告)日：2022-12-09
申请号：CN202211063446.X
申请日：2022-08-31
申请人： 哈尔滨工业大学
IPC分类号： B23K26/352
摘要： 本发明提供一种基于飞秒激光的光学元件表面微结构两步加工方法，属于工程光学技术领域。为解决现有技术中缺少光学元件表面微小结构的加工方法，而采用飞秒激光对光学元件表面进行微结构加工，往往存在粗糙度较大的问题。本发明方法包括如下步骤：根据微结构加工需求绘制加工轨迹图像，将待加工光学元件装夹在加工平台上并对其进行准确定位；调整激光光路为红外飞秒激光，将所述加工轨迹图像导入加工系统，设置加工参数对光学元件进行飞秒激光加工，得到初始微结构；将加工平台移动到振镜系统下，调整激光光路为紫外飞秒激光，设置加工参数，对初始微结构进行柔性抛光，得到最终微结构。通过本发明方法得到的光学元件表面微结构具有较高的质量。
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公开(公告)号：CN115326804A
公开(公告)日：2022-11-11
申请号：CN202211068372.9
申请日：2022-09-02
申请人： 哈尔滨工业大学
摘要： 本发明提供了一种熔石英元件表面损伤发起与损伤增长自动评价装置和方法，涉及光学元件技术领域，为解决现有技术在激光损伤阈值以及损伤增长测试过程中，需要频繁地装夹和拆卸熔石英元件对损伤进行检测，不但检测效率低，且重复安装元件的将导致误差的问题。该装置包括：X轴运动模组、Y轴运动模组、光学元件夹具组、相机及光源组和基座；X轴运动模组安装在基座上，Y轴运动模组垂直安装于X轴运动模组上，光学元件夹具组安装于Y轴运动模组上，相机及光源组的相机和背光源安装于X轴运动模组的相对两侧，相机、环形光源与背光源位于同一轴线上。本发明可实现熔石英元件表面损伤发起与损伤增长评价全流程自动化，具有较高的准确度。
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公开(公告)号：CN115365660B
公开(公告)日：2024-09-10
申请号：CN202211068376.7
申请日：2022-09-02
申请人： 哈尔滨工业大学
IPC分类号： B23K26/356 , B23K26/14 , B23K26/70
摘要： 本发明提供了一种基于CO2激光的大口径熔石英元件两步法抛光方法，属于光学元件激光加工技术领域。为了解决现有大口径熔石英元件通过机械加工操作繁琐且表面有缺陷及粗糙度高，现有激光加工造成表面残余应力分布不均，表面易产生裂纹的问题。本发明根据熔石英材料与CO2激光相互作用机理，为提升大口径熔石英元件的初始损伤阈值、提升元件表面质量，提出CO2激光两步法抛光大口径熔石英元件的加工方法，包括表面缺陷的蒸发抛光和表面熔融抛光，最终实现大口径熔石英元件的表面加工。可大幅提升表面质量，降低粗糙度以及表面缺陷；克服了大口径光学元件由于表面残余应力不均匀导致的产生表面裂纹和变形问题。
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