中国科学院上海光学精密机械研究所(简称:上海光机所)成立于1964年5月,是我国建立最早、规模最大的激光科学技术专业研究所。发展至今,已形成以探索现代光学重大基础及应用基础前沿、发展大型激光工程技术并开拓激光与光电子高技术应用为重点的综合性研究所。研究...
中国科学院上海光学精密机械研究所(简称:上海光机所)是我国建立最早、规模最大的激光专业研究所,成立于1964年,现已发展成为以探索现代光学重大基础及应用基础前沿研究、发展大型激光工程技术并开拓激光与光电子高技术应用为重点的综合性研究所。重...
上海光机所国际合作工作始终围绕上海光机所的主责主业,以服务重大任务和国家需求为牵引,强化目标导向,注重内外集成协同,加强重大国际合作任务的谋划。坚持“战略布局,需求牵引,技术引领,合作共赢”的原则,基于科技部授予的国家国际科技合作基地及本单位学科技术优势,围绕“一带一路”国家倡议,深化拓展与发达国家实质性合作,夯实海外机构建设,积极培育和发起国际大科学计划,加强国际组织任职推荐,组织相关国际会议等,汇聚各类国际人才,建立以“平台-人才-项目-组织”合作模式,融入全球创新合作网络,助力上海光机所成为国际一流科研机构。上海光机所国际合作一直得到所领导的高度重视,历届所长亲自主管国际合作。1972年,上海光机所接待诺贝尔奖的美籍华裔科学家杨振宁,标志着我所第一次对外开放。2007年,被科技部首批授予“科技部国际科技合作基地”。2016年,科技部首次对全国2006-2008年间认定的113家国际合作基地进行了评估,上海光机所获评“优秀”。2021年,科技部首次对全国719家国际合作基地进行了评估,上海光机所持续获评“ 优秀”。王岐山副主席到上海光机所视察时,对上海光机所近几年取得的系列科技成果,以及重大国际合作项目“中以高功...
作为我国建立最早、规模最大的激光科学技术专业研究所,和首批上海市科普教育基地之一,中国科学院上海光学精密机械研究所(简称:上海光机所)在致力于科技创新的同时,十分重视科普工作。多年来,上海光机所借助科研院所强大的科普资源优势,围绕光学与激光科学技术,积极开展公众开放日、科普讲座、科技课堂、科普作品创...
超强激光科学卓越创新简报
(第四百四十一期)
2023年11月8日
上海光机所在激光近无应力烧蚀理论及工艺研究中取得新进展
近期,中国科学院上海光学精密机械研究所精密光学制造与检测中心实验室在激光近无应力烧蚀理论及工艺研究中取得新进展。研究首次揭示了激光烧蚀过程中加工形貌及残余热应力的分布行为及演变规律。相关研究成果以“Theoretical and experimental investigations in thermo-mechanical properties of fused silica with pulsed CO2 laser ablation”为题发表在Optics Express上。
伴随着现代光学技术的发展,熔石英光学元件被广泛应用于高功率激光系统中,但随着光学元件表面质量要求的不断提升,目前的子孔径抛光技术不可避免地会引入杂质污染,严重影响了元件在高功率光学系统中的性能。当前,激光加工具有非接触和无抛光辅料的优势,有望成为突破现有加工瓶颈的关键技术,但现有的激光烧蚀和激光抛光技术均会引入残余热应力,严重缩短元件的使用寿命,对激光精密加工提出了巨大的挑战。
针对上述问题,研究建立了激光烧蚀的三维多物理场耦合模型,通过光学迟滞和应力双折射对烧蚀后的热应力进行了量化,成功获得了有/无热应力的加工判据。同时,该模型揭示了不同加工参数下应力及形貌的时间/空间分布及其演变规律,得到的模拟结果与实验结果吻合较好,误差小于10%。
本研究有助于深入了解激光烧蚀过程,为实现高表面质量和近无热应力的激光烧蚀奠定了理论基础,对光学元件超精密制造有重要意义。
相关工作得到了科技部重点研发计划、国家自然科学基金、上海市启明星扬帆计划等基金的支持。
图1 三维多物理场耦合模型示意图。
图2 激光扫描路径的应力分布。(a)a-e点的Von Mises应力分布示意图;(b)a-e点Von Mises应力的时间分布;(c) a-e点在10000 μs时的Von Mises应力;(d) c点温度及不同应力分布,蓝色区域为拉应力区,橙色区域为压应力区。
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