激光多焦点装置研发过程及报告

面向激光晶片材料与器件的重大战略需求；
基于样品断面对本课题研制的多焦点激光切割系统进行焦点测试，测试内容包括焦点数量、焦点能量分布及可调性。
利用研制的多焦点切割系统对固体样品进行切割，采用光学显微镜和扫描电子显微镜观察切面改质层形貌，相机或CCD记录显微图像，根据改质层层数判定焦点数量；采用光学显微镜或扫描电子显微镜观察切面改质层形貌，相机或CCD记录显微图像，根据改质层间距定性分析焦点间距可调性。
针对设计便捷且焦点能量及焦点间距可调可控的多焦点光学设计方案，研制灵活可调多焦点装置需求，基于光学仿真软件对焦点及能量调控进行模拟，模拟内容包括：多焦点光学方案的设计原理、光线追迹过程以及和光学系统的验证。
基于ZEMAX的序列光学设计模式，模拟多透镜一次聚焦形成多个焦点方法，绘制出多焦点光路图；设计可灵活调节多焦点方案，可控调节焦点间距及能量比例，绘制焦点及能量变化图；通过ZEMAX光线追迹得到的光斑并和实际光路比较，验证了两种多焦点光路系统设计的正确性。
基于有限元分析软件，模拟样品切割过程的温度场和引力场分布，优化切割工艺参数；再利用显微镜对样品断面进行观察，包括切割平整度、断面粗糙度、改质层性质。
多焦点切割样品切面测试：利用COMSOL的热力耦合，仿真计算多焦点激光切割钠钙玻璃的温度场及应力场分布，得出了温度及热拉应力分布随焦点间距动态变化图，改变多焦点在玻璃分离路径上的位置分布，得到了多焦点位置改变引起的热拉应力分布的变化对裂纹扩展形貌以及裂纹偏离长度动态变化图；利用光学显微镜观察不同工艺参数切割的样品切面平整度，利用扫描电子显微镜二次电子成像观察改质层性状，扫描系统绘制并由计算机记录显微图像；利用原子力显微镜在轻敲模式下测试材料断口，获得振幅变化图，粗糙度。
数据量大小18998KB

搜集汇总

背景与挑战

背景概述

该数据集聚焦于激光多焦点装置的研发过程，包括多焦点激光切割系统的焦点测试、样品切割实验、光学设计模拟及有限元分析，旨在满足激光晶片材料与器件的战略需求。数据集涉及激光物理和光学学科，数据量约为18.57MB，由电子科技大学创建并关联国家重点研发计划项目。