超声辅助飞秒激光加工光纤：工艺优化与效果分析

"超声波辅助飞秒激光加工光纤材料的工艺探索" 在激光光学领域，飞秒激光微加工是一种先进的精密加工技术，其利用极短脉冲的飞秒激光对材料进行无热影响区的精细加工。而超声振动辅助技术在此基础上进一步提升了加工效果。本研究通过设计并应用超声辅助装置，对石英光纤材料进行了微结构加工试验，旨在揭示超声振动对飞秒激光微加工过程中的影响机制。 实验结果显示，当引入超声振动时，光纤材料的加工表面质量得到了显著提升。矩形槽的侧壁变得更加平整，这表明超声振动有助于减少激光作用下的不均匀烧蚀，从而降低表面粗糙度。同时，超声振动使得残留碎屑量显著减少，这意味着加工过程中的清洁度和精度都有所提高。 在孔洞加工方面，超声振动也显示出了积极的效果。随着超声功率的增加，孔的深度有所增加，这可能是因为超声振动增强了激光与材料的相互作用，使得能量更有效地被吸收并转化为机械切割作用。特别地，在超声功率为30 W时，孔的锥度从7.34°减小到4.17°，这一变化意味着孔壁的垂直度得到改善，这对于需要高精度孔径和形状控制的应用至关重要。 这些发现揭示了超声振动能够有效改善飞秒激光微加工的表面质量和加工深度，同时还能提高加工效率。超声振动的引入不仅减少了由于激光作用产生的热影响，还增强了材料去除过程的可控性。这种改善作用对于优化飞秒激光微加工工艺、提升光纤材料加工的质量和效率具有重要的实际意义。 关键词：激光光学；飞秒激光；微加工；超声振动辅助；表面质量 中图分类号：TN249 文献标识码：A doi:10.3788/CJL201643.0303005 超声波辅助飞秒激光加工技术为光纤材料的精密加工提供了一种新的优化方法，它能够提高加工精度、降低表面粗糙度和提高加工效率，对于光纤通信、传感器制造等领域的应用具有重大价值。未来的研究可以进一步探究不同超声功率、频率以及与激光参数的最佳匹配，以实现更高效、更精确的光纤材料微加工。