飛秒脈沖激光
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時間：2021-08-03
飛秒脈沖激光的視頻教程
Comsol的PDE入門-雙溫方程模擬單個飛秒激光脈沖
本次分享一個Comsol的PDE方程案例，雙溫方程模擬飛秒激光。 參考相關(guān)的雙溫方程論文，根據(jù)論文的描述一步步使用comsol的PDE模塊復(fù)現(xiàn)了論文的核心方程，其中對論文做了一點完善。 學(xué)習(xí)本課程可以幫助同學(xué)們更快熟悉PDE模塊。
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Comsol的PDE入門-雙溫方程模擬周期性飛秒激光脈沖
本次分享一個Comsol的PDE方程案例，雙溫方程模擬飛秒激光。 參考相關(guān)的雙溫方程論文，根據(jù)論文的描述一步步使用comsol的PDE模塊復(fù)現(xiàn)了論文的核心方程，其中對論文做了一點完善。 學(xué)習(xí)本課程可以幫助同學(xué)們更快熟悉PDE模塊。
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ANSYS高斯脈沖激光光源溫度場模擬APDL
??本實例介紹在一個高斯脈沖激光光源溫度場的模擬，包含了脈沖激光的apdl程序，高斯光源的APDL程序，以及隨溫度變化的材料參數(shù)設(shè)置，apdl程序為參數(shù)化建模，只需修改相應(yīng)的數(shù)據(jù)，即可更換模型參數(shù)。 視頻只是展示用，apdl程序看我發(fā)布的帖子。初次使用，不會用，只能這種辦法。 下層基板：長1000微米，寬300微米，高300微米;上層板材：長1000微米，寬300微米，厚30微米。
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飛秒脈沖激光的實例教程
圖 1（c）飛秒激光制備流程
本文也針對影響加工質(zhì)量的參數(shù)進(jìn)行了分析與實驗。
在微透鏡的制備過程中，濕法刻蝕是決定微透鏡表面質(zhì)量和尺寸的關(guān)鍵因素。
在濕法刻蝕過程中，影響結(jié)構(gòu)形貌的主要參數(shù)是溶液濃度和刻蝕時間。
溶液濃度決定刻蝕速率：在相同濃度的情況下，刻蝕時間決定材料最終去除量。
微透鏡的深度主要取決于各向異性刻蝕過程中飛秒激光燒蝕改性的深度。在相同數(shù)值孔徑的物鏡聚焦的情況下，其燒蝕改性的深度主要取決于飛秒激光的能量。
空間光場調(diào)制技術(shù)實現(xiàn)高效可控的微透鏡陣列的制備
（1）并行復(fù)雜排列的微透鏡陣列的制備
為了提高加工效率以及激光能量利用率
這里使用德國HOLOEYE反射式的液晶相位調(diào)制器（LETO-VIS-009）作為空間光場調(diào)制的手段。
基于LC-SLM的并行飛秒激光加工系統(tǒng)如圖 2（a）所示，波長 514 nm，脈寬為230 fs的飛秒激光經(jīng)過LC-SLM進(jìn)行空間光場調(diào)制后，利用 4f 光路將調(diào)制之后的光場相位分布投影到物鏡入瞳，經(jīng)過物鏡之后，在物鏡焦平面形成多個焦點，實現(xiàn)多點并行加工。
圖2基于空間光場調(diào)制的多點加工原理
為了提高飛秒激光的能量利用率
4f 系統(tǒng)使用了焦距分別為 400 mm和300 mm的透鏡，可以在投影的同時實現(xiàn)縮束效果，從而在充分利用物鏡數(shù)值孔徑的基礎(chǔ)上充分利用飛秒激光的能量。
展開 大家對激光加工并不陌生，但你對經(jīng)常能聽到的納秒激光、皮秒激光、飛秒激光等，你是否能分得清呢？
▌ 我們先來搞清楚時間單位換算
1ms (毫秒)=0.001秒=10-3秒
1μs (微秒)=0.000001=10-6秒
1ns (納秒)=0.0000000001秒=10-9秒
1ps (皮秒)=0.0000000000001秒=10-12秒
1fs (飛秒)=0.000000000000001秒=10-15秒
搞清楚了時間單位，我們就知道了飛秒激光是一種極其超短脈沖的激光加工。近十年來，超短脈沖激光加工技術(shù)取得突飛猛進(jìn)的發(fā)展。
▌ 超短脈沖激光的意義
人們很早就嘗試?yán)?em>激光進(jìn)行微加工。但是由于激光的長脈沖寬度和低激光強(qiáng)度造成材料熔化并持續(xù)蒸發(fā)，雖然激光束可以被聚焦成很小的光斑，但是對材料的熱沖擊依然很大，限制了加工的精度。唯有減少熱影響才能提高加工質(zhì)量。
當(dāng)激光以皮秒量級的脈沖時間作用到材料上時，加工效果會發(fā)生顯著變化。隨著脈沖能量急劇上升，高功率密度足以剝離外層電子。由于激光與材料相互作用的時間很短，離子在將能量傳遞到周圍材料之前就已經(jīng)從材料表面被燒蝕掉了，不會給周圍的材料帶來熱影響，因此也被稱為“冷加工”。憑借冷加工帶來的優(yōu)勢，短與超短脈沖激光器進(jìn)入到工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用當(dāng)中。
激光加工：長脈沖 VS 超短脈沖
超短脈沖加工能量極快地注入很小的作用區(qū)域，瞬間高能量密度沉積使電子吸收和運動方式發(fā)生變化，避免了激光線性吸收、能量轉(zhuǎn)移和擴(kuò)散等影響，從根本上改變了激光與物質(zhì)相互作用機(jī)制。
展開 在激光束的焦點處，高場強(qiáng)下的非線性雙光子吸收驅(qū)動材料發(fā)生包括光聚合的光化學(xué)反應(yīng)。而在光束路徑上的其他位置，由于光密度太低，不能實現(xiàn)有效的雙光子吸收，使得光誘導(dǎo)的聚合反應(yīng)僅限于激光束的焦點處。此前的研究者在多孔基質(zhì)如金屬-有機(jī)骨架(MOFs)和聚合物薄膜中進(jìn)行的光誘導(dǎo)還原銀的工作表明，多孔材料可以作為復(fù)雜納米結(jié)構(gòu)的三維支撐基底。多孔載體和雙光子光刻技術(shù)的結(jié)合可以創(chuàng)造出不能單獨存在的結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)復(fù)雜的功能。近日，汪騁教授團(tuán)隊以水凝膠高分子型多孔材料為基底，用755nm飛秒脈沖激光，在高分子薄膜中聚合單體，形成多層圖案。由于光敏劑分子熒光被納米結(jié)構(gòu)散射，打印的圖像可以在共聚焦顯微鏡下顯示。
圖1. 以聚合物薄膜為基底的三維打印示意圖
高分子薄膜是將2-（2-甲氧基乙氧基）甲基丙烯酸乙酯(DGMEMA)和聚甲基丙烯酸乙二醇(PEGDMA，Mn=550) 共聚形成的納米球通過溶劑蒸發(fā)自組裝而成。選擇4,4',4'-三甲酸三苯胺(NTB)作為光敏劑，六氟磷酸二苯基碘鎓鹽(HIP)為引發(fā)劑，三乙二醇二乙烯基醚(TEGDVE)為雙光子聚合的單體。將薄膜浸入到前體溶液中，使聚合前體負(fù)載于膜中。然后，激光直寫技術(shù)將激光焦點聚焦于薄膜內(nèi)部，實現(xiàn)雙光子聚合，在共聚焦熒光顯微鏡下可觀察三維打印的圖案。
圖2. a-c）在聚合物薄膜上打印不同的圖案（比例尺=100μm）；d）在聚合物膜上進(jìn)行兩層光刻：第一層是“苯”，第二層是“萘”
通過雙光子聚合可在薄膜內(nèi)產(chǎn)生的不同圖案，例如“苯”結(jié)構(gòu)和“廈門大學(xué)成立一百周年”的徽標(biāo)等。
展開 摘要
為了充分表征超短脈沖的聚焦行為，必須考慮不同的電磁特性。這不僅包括空間分布，時間/頻譜分布，矢量效應(yīng)，還包括所有上述因素之間可能的耦合。以高NA拋物面鏡聚焦10fs脈沖為例，在VirtualLab中對其聚焦過程進(jìn)行建模，并對其時空特性進(jìn)行了研究。
建模任務(wù)
如何計算焦平面上的輸出脈沖，包括所有矢量場分量的光譜/時間剖面和焦斑的空間分布？
輸入脈沖
- 持續(xù)時間10fs (FWHM)
- 載波波長 800nm
- 光束直徑 7mm
- x方向線偏振
結(jié)果
結(jié)果
結(jié)果
文件信息
摘要
為了充分表征超短脈沖的聚焦行為，必須考慮不同的電磁特性。這不僅包括空間分布，時間/頻譜分布，矢量效應(yīng)，還包括所有上述因素之間可能的耦合。以高NA拋物面鏡聚焦10fs脈沖為例，在VirtualLab中對其聚焦過程進(jìn)行建模，并對其時空特性進(jìn)行了研究。
建模任務(wù)
如何計算焦平面上的輸出脈沖，包括所有矢量場分量的光譜/時間剖面和焦斑的空間分布？
輸入脈沖
- 持續(xù)時間10fs (FWHM)
- 載波波長 800nm
- 光束直徑 7mm
- x方向線偏振
結(jié)果
結(jié)果
結(jié)果
文件信息
飛秒脈沖激光的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
飛秒脈沖激光的最新內(nèi)容
為了充分表征超短脈沖的聚焦行為，必須考慮不同的電磁特性。這不僅包括空間分布，時間/頻譜分布，矢量效應(yīng)，還包括所有上述因素之間可能的耦合。以高NA拋物面鏡聚焦10fs脈沖為例，在VirtualLab中對其聚焦過程進(jìn)行建模，并對其時空特性進(jìn)行了研究。
摘要
摘要
為了充分表征超短脈沖的聚焦行為，必須考慮不同的電磁特性。這不僅包括空間分布，時間/頻譜分布，矢量效應(yīng)，還包括所有上述因素之間可能的耦合。以高NA拋物面鏡聚焦10fs脈沖為例，在VirtualLab中對其聚焦過程進(jìn)行建模，并對其時空特性進(jìn)行了研究。
建模任務(wù)
如何計算焦平面上的輸出脈沖
作者：ISRAEL GROSSINGER, SHLOMIT KATZ, NATAN KAPLAN, and ALEX SKLIAR
文章來源：Laser Focus World激光聚焦世界http://www.laserfocusworld.com/articles/print/volume-53/issue-09/features/diffractive-optics-how-ultrashort-laser-pulses-influence-beam-shaping-optics.html
<h1><strong>基于comsol的脈沖激光光熱力分析</strong></h1><div contenteditable="false" width="100%">
<figure class="figure-image" data-img="https://img.jishulink.com/202410/attachment/018b9a1c24074906a4e4e63b1e0694fa.gif
激光系統(tǒng)＞飛秒脈沖建模
任務(wù)/系統(tǒng)描述
亮點
?飛秒脈沖傳播的高速仿真
?完全矢量分析（例如計算EZ）
說明：光源
說明：離軸拋物面反射鏡
說明：探測器
結(jié)果：3D光線追跡
結(jié)果：全矢量光場評價
由于使用高數(shù)值孔徑聚焦
摘要
為了充分表征超短脈沖的聚焦行為，必須考慮不同的電磁特性。這不僅包括空間分布，時間/頻譜分布，矢量效應(yīng)，還包括所有上述因素之間可能的耦合。以高NA拋物面鏡聚焦10fs脈沖為例，在VirtualLab中對其聚焦過程進(jìn)行建模，并對其時空特性進(jìn)行了研究。
建模任務(wù)
如何計算焦平面上的輸出脈沖，包括所有矢量場分量的光譜/時間剖面和焦斑的空間分布？
摘要
為了充分表征超短脈沖的聚焦行為，必須考慮不同的電磁特性。這不僅包括空間分布，時間/頻譜分布，矢量效應(yīng)，還包括所有上述因素之間可能的耦合。以高NA拋物面鏡聚焦10fs脈沖為例，在VirtualLab中對其聚焦過程進(jìn)行建模，并對其時空特性進(jìn)行了研究。
建模任務(wù)
如何計算焦平面上的輸出脈沖，包括所有矢量場分量的光譜/時間剖面和焦斑的空間分布？
鎖模激光器中的色散補(bǔ)償
在用于產(chǎn)生飛秒脈沖的鎖模激光器中，由激光諧振器中的增益介質(zhì)和其他光學(xué)元件引入的色度色散通常并不理想，因為它會導(dǎo)致產(chǎn)生的脈沖變寬和啁啾。雖然自然產(chǎn)生的色度色散通常處于正常色散狀態(tài)（至少對于在短波長下工作的激光器而言），但所需的色度色散可能接近零，甚至是反常的（對于在諧振器中形成準(zhǔn)孑子脈沖而言）。這種色散值可以通過引入反常色散的光學(xué)元件來實現(xiàn)。
Comsol固體傳熱和變形幾何模塊耦合模擬納秒超快激光燒蝕，飛秒多脈沖激光可用PDE雙溫方程和事件耦合來實現(xiàn)激光燒蝕模擬。
光纖激光器軟件設(shè)計
RP Fiber Power仿真脈沖放大器模型
講講脈沖放大器在 RP Fiber Power 中的演示結(jié)果。基于初始脈沖的基本性能包括脈寬、重頻等的定義，脈沖傳輸?shù)亩x，加上光纖的結(jié)構(gòu)和模型的搭建就可以簡單的模擬脈沖經(jīng)過光纖放大器傳輸?shù)慕Y(jié)果。復(fù)雜模型比如考慮多模，多摻雜系統(tǒng)，動態(tài)仿真等在此基礎(chǔ)上添加相關(guān)參數(shù)代碼即可。下圖顯示了拋物線型脈沖作為輸入信號光經(jīng)過摻
