激光微纳制造技术

本书详细论述了常用的激光微纳制造技术，主要包括激光微纳制造技术的形成，激光微纳制造原理，激光加工微孔技术，激光加工导光板微细散射网点技术，激光微纳连接技术，激光微纳增材制造技术，激光微纳并行制造技术，激光表面改性技术，激光复合微纳制造技术。以激光微纳制造理论研究为基础，典型零部件的激光微纳制造为依托，为MEMS零部件和大型机电系统上的微细结构特征的加工提供了理论方法和技术手段。

第1章 激光微纳制造技术概述 1
1.1 激光微纳制造技术的形成 1
1.1.1 激光技术 1
1.1.2 激光制造技术 6
1.1.3 激光微纳制造技术 9
1.2 激光微纳制造技术的特点 10
1.2.1 加工分辨率高 10
1.2.2 对材料无选择性 12
1.2.3 真三维加工 13
1.3 激光微纳制造技术的研究及应用 14
1.3.1 激光加工微孔技术 14
1.3.2 激光制备表面微织构 16
1.3.3 激光微纳增材制造技术 17
1.3.4 激光微纳连接技术 19
1.3.5 激光微纳改性技术 20
1.3.6 激光微纳制造技术在其他领域的应用 22
参考文献 22
第2章 激光微纳制造原理 26
2.1 激光器的工作原理 27
2.1.1 激光产生的机理 27
2.1.2 激光器的结构及分类 29
2.2 激光与物质相互作用原理 32
2.2.1 激光与金属相互作用 32
2.2.2 激光与透明介质相互作用 35
2.2.3 激光与有机物相互作用 38
2.2.4 激光与复合材料相互作用 39
2.3 加工环境的影响 40
2.3.1 气相环境 40
2.3.2 液相环境 41
2.3.3 固相环境 42
2.4 超短脉冲激光加工过程中重要的物理现象 43
2.4.1 激光成丝 43
2.4.2 等离子体的蒸发与膨胀 44
参考文献 44
第3章 激光加工微孔技术 48
3.1 激光加工微孔的原理 48
3.1.1 概述 48
3.1.2 激光复合加工微孔原理 50
3.2 激光加工微孔的工艺 52
3.2.1 激光加工微孔的方式 52
3.2.2 激光参数对微孔加工质量的影响 56
3.2.3 激光加工微孔的质量评定 59
3.3 激光加工微孔的应用研究 60
3.3.1 激光加工航空发动机涡轮叶片气膜孔的研究 60
3.3.2 激光加工汽车发动机喷油器微细喷油孔的研究 61
3.3.3 激光加工高端医用缝合针微孔的研究 62
3.3.4 激光加工打印机微细喷墨孔的研究 63
3.3.5 激光加工微孔在印刷线路板生产中的研究 64
参考文献 64
第4章 激光加工导光板微细散射网点技术 67
4.1 导光板及其散射网点 67
4.1.1 导光板简介 67
4.1.2 导光板散射网点传统加工技术 70
4.1.3 激光加工导光板微细散射网点技术 72
4.2 激光加工导光板微细散射网点工艺与装备 72
4.2.1 导光板微细散射网点形成过程 72
4.2.2 激光加工导光板微细散射网点方法 73
4.2.3 激光加工导光板微细散射网点装备 73
4.3 激光加工导光板微细散射网点工艺研究 76
4.3.1 激光加工PMMA导光板微细散射网点工艺研究 76
4.3.2 激光加工玻璃导光板微细散射网点工艺研究 78
参考文献 81
第5章 激光微纳连接技术 83
5.1 概述 83
5.1.1 激光微纳连接技术定义 83
5.1.2 激光微纳连接技术研究现状 83
5.1.3 激光微纳连接的发展趋势 87
5.2 激光微纳连接工艺方法和设备 88
5.2.1 激光微纳连接工艺方法 88
5.2.2 激光微纳连接设备 90
5.2.3 激光微纳连接工艺参数优化研究 93
5.3 激光微纳连接的应用 94
5.3.1 透明材料的激光微纳连接技术 94
5.3.2 碳纳米管与金属基体的激光微纳连接技术 96
5.3.3 表面组装元器件的激光微纳连接技术 97
5.3.4 无铅焊料合金的激光微纳连接技术 97
参考文献 99
第6章 激光微纳增材制造技术 102
6.1 概述 102
6.1.1 激光微纳增材制造技术基本概念 102
6.1.2 激光微纳增材制造技术工艺比较 103
6.1.3 激光微纳增材制造技术面临的挑战和未来发展趋势 105
6.2 飞秒激光双光子聚合技术 105
6.2.1 双光子吸收与双光子聚合的原理 105
6.2.2 飞秒激光双光子聚合技术研究进展 109
6.2.3 飞秒激光双光子聚合技术应用领域 113
6.3 其他激光微纳增材制造技术 118
6.3.1 选择性激光烧结 118
6.3.2 微立体光刻 121
6.3.3 激光化学气相沉积 123
参考文献 125
第7章 激光微纳并行制造技术 128
7.1 概述 128
7.1.1 激光并行制造技术特点 128
7.1.2 激光并行制造技术发展现状 128
7.2 激光并行制造技术理论与方法 129
7.2.1 激光干涉和衍射理论 129
7.2.2 并行制造技术方法及应用 133
7.3 飞秒激光全息并行制造技术理论及方法 135
7.3.1 空间光调制器 135
7.3.2 衍射光栅模拟 137
7.3.3 全息技术及分束原理 139
7.3.4 计算全息算法理论和设计 144
7.4 激光并行制造技术应用举例 146
7.4.1 微光学元件 146
7.4.2 表面微结构阵列 147
7.4.3 微孔加工阵列 148
参考文献 149
第8章 激光表面改性技术 151
8.1 概述 151
8.1.1 激光表面改性的定义 151
8.1.2 激光表面改性的特点 151
8.1.3 激光表面改性的种类 152
8.2 激光熔覆技术 152
8.2.1 激光熔覆技术原理及方法 152
8.2.2 激光熔覆技术相关工艺参数 154
8.2.3 激光熔覆技术的微纳结构应用研究 154
8.3 微尺度激光冲击强化技术 159
8.3.1 微尺度激光冲击强化技术原理及方法 159
8.3.2 微尺度激光冲击强化技术的相关工艺 160
8.3.3 微尺度激光冲击强化技术表面形貌和微力学性能 162
8.4 激光非晶化 164
8.4.1 激光非晶化原理及方法 164
8.4.2 激光非晶化工艺研究 164
8.4.3 激光非晶化的性能 165
8.4.4 激光非晶化的应用研究 166
8.5 激光加工表面微纳织构 166
参考文献 170
第9章 激光复合微纳制造技术 174
9.1 激光复合焊接技术 174
9.1.1 激光复合焊接技术工作原理 174
9.1.2 激光复合焊接技术加工特点 176
9.1.3 激光复合焊接技术在微纳制造中的应用研究 177
9.2 激光复合切割/打孔/刻划技术 178
9.2.1 激光复合切割/打孔/刻划技术工作原理 178
9.2.2 激光复合切割/打孔/刻划技术加工特点 181
9.2.3 激光复合切割/打孔/刻划技术在微纳制造中的应用研究 183
9.3 激光复合成型技术 186
9.3.1 激光复合成型技术工作原理 186
9.3.2 激光复合成型技术加工特点 188
9.3.3 激光复合成型技术在微纳制造中的应用研究 190
参考文献 193