飛秒激光雙光子聚合加工掃描路徑的規(guī)劃.pdf

1、飛秒激光雙光子聚合（Two-Photon Polymerization，簡稱TPP）被認為是實現(xiàn)三維微納結(jié)構(gòu)功能器件加工最具發(fā)展前景的工藝方法之一，具有高精度、良好空間選擇性和真三維加工能力。并且在微電子、光電子、通信、生物醫(yī)藥、微機電系統(tǒng)和超材料等領(lǐng)域都具有廣泛的應用前景。
　　飛秒激光雙光子聚合加工根據(jù)光聚合材料與飛秒激光脈沖發(fā)生非線性雙光子吸收作用，通過掃描系統(tǒng)對分層截面進行掃描，實現(xiàn)截面區(qū)域的固化。并通過逐層加工的方式，形

2、成立體微結(jié)構(gòu)。因此在加工過程中，掃描路徑規(guī)劃作為影響成形件精度和成形效率的重要因素，有待于進一步研究。
　　本文分別從截面輪廓數(shù)據(jù)擬合和掃描路徑生成算法兩個方面展開研究。由于掃描路徑是基于截面輪廓數(shù)據(jù)進行規(guī)劃的，因此必須對截面輪廓數(shù)據(jù)進行擬合處理，并選擇直線和非均勻有理B樣條曲線進行數(shù)據(jù)擬合。該算法以最小二乘法為基礎(chǔ)，根據(jù)斜率和長度判斷對數(shù)據(jù)進行分段擬合處理，并且通過二分法優(yōu)化控制點數(shù)目。經(jīng)實例仿真分析，在允許誤差范圍內(nèi)，采用該方

3、法可以用較少的NURBS曲線逼近原截面輪廓。
　　然后采用輪廓環(huán)偏置掃描和分組光柵式掃描相結(jié)合的復合掃描方式，進行二維截面的填充。通過對獨立輪廓組的劃分、輪廓環(huán)偏置掃描算法中停止掃描的判斷以及分組光柵式掃描算法中交點的優(yōu)化篩選來進行數(shù)據(jù)處理。該算法有效避免了傳統(tǒng)往復掃描出現(xiàn)空行程的缺點，以及輪廓環(huán)偏置掃描算法不穩(wěn)定、判斷復雜的特性，能夠延長激光器的使用壽命。
　　最后以LabVIEW軟件作為開發(fā)工具對掃描路徑生成系統(tǒng)進行模塊