作者： 时间：2024-09-06
随着超快激光的发展，应用逐渐广泛，其可用于超快光谱和激光打孔等应用。利用超快激光进行打孔的设备有皮秒激光器（激光脉宽小于10ps，最高平均功率为100W@1064nm），光路系统，运动控制系统和视觉系统，其中光路系统包含有径向波片，扫描振镜，反射镜和棱镜等，如图1所示。
这套设备通过激光钻孔的方式进行打孔，用到XY振镜、棱镜和聚焦镜组合的方法，棱镜旋转的同时扫描反射镜后光束的位置和角度得到控制，因此实现旋转打孔。实验用到专用的激光旋转打孔头，旋转棱镜以可调范围为45-90°的角度倾斜安装，同时，旋转棱镜安装于中空轴伺服电机上，伺服电机的最高转速为500rpm。此次分别采用线偏振光、圆偏振光、径向偏振光对K403等轴铸造高温合金材料出口孔形的影响，其中用到波长355nm，功率36W，速度450mm/s，频率500kHz ，脉冲<10ps的设备参数加工小孔，并且加工300次。
图1：设备示意图
主要功能:
如图2所示，超快激光打孔设备通过1/2波片，棱镜和功率计实现功率监测系统。另外，激光器的P偏光和S偏光对打孔也比较重要，当S光和P光吸收不对称时，可能会出现不规则形状的小孔。这个设备用到的皮秒激光器为线偏振输出，通过四分之一波片将其转换为圆偏振光，通过径向波片，将线偏振光转换成径向偏振光，在激光旋转中，偏振分量垂直于加工材料侧面，可加工出圆孔，如图3，是各种偏振图示。
图2：功率监测系统
图3：（ａ）线偏振光（ｂ）圆偏振（ｃ）随机偏振（ｄ）径向偏振（ｅ）角向偏振
通过上述分析，偏振影响着激光打孔的形状，如下图，分别是在K403材料上使用线偏振光、1/4波片和径向波片加工小孔，可清晰的看到，通过加径向波片之后，小孔的形状变得光滑圆润。这也有效的验证了径向波片对激光打孔的圆度有着显著效果。
图4：左：线偏振光下打孔的形状 中：加1/4波片后的小孔形状 右：加径向波片的小孔形状
总结：
通过分析，激光打孔时，为了得到圆度更高，边缘更加平滑的小孔，径向波片是不错的选择，其中使用的设备组成有光学仪器和光学元件。海纳光学可以为客户提供各种各样的光学仪器和光学元件，其中包含激光器，振镜，反射镜和波片等。海纳代理了德国B.Halle和立陶宛WOP等厂家的波片，更多详情，请联系我们。
参考文献：超快激光精密打孔设备及其实现方法．闵大勇，王雪辉，东芳，李海燕，程伟．武汉华工激光工程有限责任公司，湖北武汉430223．
