Khoan vi lỗ trên vật liệu thép không gỉ, sử dụng laser xung hòa ba bậc hai của Nd:YAG

Nghiên cứu khoa học công nghệ Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 44, 08 - 2016 105 KHOAN VI LỖ TRÊN VẬT LIỆU THÉP KHÔNG GỈ, SỬ DỤNG LASER XUNG HÒA BA BẬC HAI CỦA Nd:YAG Phan Đình Thắng1*, Đặng Văn Mười1, Hoàng Chí Hiếu2, Hồ Anh Tâm3 Tóm tắt: Công nghệ khoan laser có thể tạo được vi lỗ có đường kính rất nhỏ cỡ vài chục micro mét. Khi chùm bức xạ laser có bước sóng nằm trong vùng tử ngoại, đường kính vi lỗ có thể nhỏ dưới 20 µm. Công nghệ này được sử dụng trong nhiều ứng dụng như: chế tạo các thiết bị vòi phun, khe cắm, màng lọc sử dụng trong các thiết bị đo đạc, cảm biến sinh học, thiết bị kết nối mật độ cao, thiết bị y tế, các thành phần thiết bị hàng không vũ trụ. Công nghệ khoan laser sử dụng phổ biến bước sóng trong dải tử ngoại (UV), vùng nhìn thấy (VIS), và vùng hồng ngoại (IR). Thiết bị khoan laser xung Nd:YAG bơm bằng laser diode, công suất liên tục ở bước sóng hòa ba bậc hai 532 nm có thể lên tới 50W mà chúng tôi nghiên cứu và thử nghiệm, có thể khoan được những vi lỗ kích thước dưới 100 µm. Trong nghiên cứu này chúng tôi tập trung vào loại vật liệu là những tấm thép không gỉ có độ dày từ 0.1 mm tới 0.5 mm. Từ khóa: Khoan vi lỗ Inox 304, Laser xung Nd:YAG hòa ba bậc hai. 1. MỞ ĐẦU Công nghệ khoan laser có ưu điểm nổi bật là không tiếp xúc cơ học, do đó có thể giảm đáng kể các tác động của lực cơ khí và đảm bảo duy trì sự ổn định bề mặt tấm kim loại, không gây lệch tâm vi lỗ và ít gây biến dạng vùng khoan. Những ưu điểm công nghệ khoan laser xung Nd:YAG có được bao gồm: mật độ năng lượng cao, mật độ công suất hội tụ qua thấu kính lớn (hơn 90%)[1], vùng ảnh hưởng nhiệt hẹp, chất lượng về mặt khoan cắt cao, phù hợp với ứng dụng khoan chính xác vi lỗ trên những tấm thép không gỉ. Hơn thế nữa, chi phí thiết kế, chế tạo và vận hành cho một hệ khoan laser thấp hơn nhiều so với các phương pháp khác như: phương pháp chùm điện tử, phương pháp quang khắc, phương pháp phóng điện. Chính vì thế, công nghệ khoan laser được xem là một hướng nghiên cứu, thử nghiệm có rất nhiều triển vọng. Bên cạnh đó, bức xạ laser có thể hoạt động ở chế độ phát xung, tần số xung lớn, và sự ổn định cao. Trong quá trình khoan bằng laser xung, năng suất và chất lượng vi lỗ phụ thuộc vào các tham số như: mật độ công suất laser, độ rộng xung, tần số xung, tốc độ khoan, vị trí tiêu cự, chất lượng vật liệu, khí bổ trợ. Những tham số này ảnh hưởng trực tiếp tới quá trình, mức độ tương tác của chùm bức xạ laser lên vật liệu thép không gỉ. Mật độ công suất laser là tham số quyết định khả năng khoan thủng vật liệu, trong khi đó độ rộng xung và tần số xung là hai tham số quan trọng ảnh hưởng tới chất lượng vi lỗ. Trong thời gian chùm bức xạ laser tương tác lên bề mặt vật liệu, tại vùng tương tác, năng lượng nhiệt từ laser truyền sang vật liệu. Hình thành một trường nhiệt độ liên tục trên độ dày nhất định của tấm thép không gỉ, vùng nhiệt này chịu ảnh hưởng lớn từ tham số độ rộng xung và tần số xung[2]. Sử dụng laser xung ngắn sẽ tập trung được năng lượng vào một diện tích rất nhỏ, do vậy hạn chế được sự mở rộng của vùng nhiệt. Ngoài ra, còn tránh 106 đư tương tác lên v 2.1. Tương tác laser xung Nd:YA vật liệu v tương tác laser qua. Trong đó s bư và vùng t cũng phụ thuộc v photon c lớn h laser xung ng nóng ch tia laser và chuy plasma) khi năng lư xung vật liệu v cộng sự hội tụ nh P Đ. Th ợc những tác động của sóng xung kích do laser xung d Sự t ớc sóng hồng ngoại (IR) tới thay đổi mạnh trong v Hình 1 Khi tương tác v Công su ương tác gi ơn nhi ảnh h à đư ử ngoại (UV) nh ủa kim lo ảy v à lư [5] ư trong h ắng, Đ. . H ều so với năng l à đư ất laser ảnh h ưởng trực tiếp tới chất l mật độ công suất l ật liệu. ợc xác định qua hiệu suất năng l – ệ số hấp thụ phụ thuộc v ắn, vi lỗ đ ợng vật liệu bốc bay. Theo các V. Mư v ự hấp thụ laser của vật liệu kim loại thay đổi rất chậm trong v ào nhi ại cũng tăng theo. ới vật liệu l ợc khí bổ trợ gia công loại bỏ. Vật liệu hấp thụ năng l ển pha từ pha rắn sang pha lỏng (nóng chảy), v ình 2: ữa laser ật liệu đ ợng ch ời, ư trong h ệt độ, cụ thể th ược tạo th ùm b ưởng trực tiếp tới kết quả quá tr , “ – v ược mô tả qua ba quá tr ượng của bức xạ laser li à m Khoan vi l 2. TH ật liệu bắt đầu khi bức xạ laser tiếp xúc à ngu ức xạ laser đủ lớn. G bư ình 1 d ồn laser xung, năng l ành nh ột h ỰC NGHIỆM ào bư ượng khoan vi lỗ cũng nh àm c ỗ tr ớc sóng 532 nm với vật liệu ì khi nhi ên v ưới đây ờ v ủa độ rộng xung v ật liệu thép ớc sóng của một số loại vật liệu [3] ào quá trình b nghiên c ư ệt độ kim loại tăng th ợng laser truyền v ình ph [3]. S ùng bư ự hấp thụ photon của vật liệu ên t ứu của D.K. Harrison v hòa ba b ượng t ục ản xạ, hấp thụ, v ớc sóng khả kiến (VIS) [4] ốc bay vật liệu, vật liệu ình khoan vi l ài ho ương tác v . Khoan v ư h à đư ậc hai của Nd:YAG à pha khí (b ệ số dẫn nhiệt của ờng kính vết laser ặc laser li ào v ì s ật liệu bằng với bề mặt ật liệu. Sự ự hấp thụ ới vật liệu ượng ch ỗ, độ d ên t à truy ốc ba Vật lý ùn . à các .” ục ền g ùm y, ài Nghiên c Tạp chí Nghi Hình 2 rộng xung c của xung laser đ với đ tP th hệ mở rộng ch chùm tia có kh phân k Gallieo, thu h và đư rộng xung 20 ns, tần số phát laser đ Switch t ph Thanh ho CIDER cứu [8] th su nghiên c tương Theo đó, đ Và đư Trong đó – đ ức (2), để giảm đ Trong thí nghi ủ lớp chống phản xạ đ ất chuyển đổi điện độ công suất có thể đạt đ ường kính ch ộ rộng xung [s], ỳ ch ợc mô tả trong h ứng tạo ra công suất laser diode có thể đạt đ ứu khoa học công nghệ . M ờng kính ừ 0.5 ạt chất laser Nd:YAG đ – k ì hi ứu n ên c ật độ công suất l àng ng P ùm tia. H ỹ thuật b ứu KH ể có đ P ùm tia làm ả năng tạo ch ẹp đ – ệu suất chuyển đổi quang ày, công su ược tính theo biểu th d ùm laser – công su ư ệm n 20 Khz. Tinh &CN ư ắn v f v ường kính vết laser hội tụ có thể thực hiện bằng cách sử dụng ợc khoảng cách chiều d ơm side ợc mật độ công suất lớn, th à đư ết laser hội tụ tỷ lệ với b df ệ mở rộng ch ình 3 d ày, chúng tôi s – quang tương quân s d ất đỉnh [W], – ư ất điện b à hàm c và đ ờng kính vết laser c trư đư tăng đư ùm tia tr ư ợc sử dụng tạo ra b -pumped, kích thích ph ự, Số ược 10 ớc khi đi qua thấu kính hội tụ, theo hệ biểu thức: ờng kính vết laser, ới đây. thể phi tuyến KTP có kích th ộ rộng xung 2 ns [5] ờng kính ch ơm cho laser diode t 44 ủa đ 9 ức: pP d f ực chuẩn (ch ùm tia có c ử dụng laser Nd:YAG nhân tần bậc hai có độ ược điều chỉnh thông qua điều chỉnh tần số Q ược b ứng l , 08 ư W/ E   Exung – - 20 ờng kính vết laser v mm P xung t d F  4 ài gi ơm b quang có th à 7.1 %. Như v 16 2 v ước sóng bức xạ laser – năng lư ới đ àng nh ùm tia laser. Ngoài ra, h ấu trúc thiết kế giống với thết kế ữ ư ằng laser diode với kỹ thuật b ư ì laser F – ùm song song), và làm gi a các th ớc sóng h ản xạ nội. T ờng kính laser cỡ 0.1 mm . ỏ c ợng trong một xung laser [J], tiêu c ể đạt đ ối đa có thể đạt đ ược 242 W v đư àng t ấu kính của hệ mở rộng ợc sử dụng phải có độ ự thấu kính. Theo công ư òa ba b ậy trong hệ laser khoan à đ ốt, v ớc 5x5x7 mm v ược 18.47 %, v ộ rộng xung, mật heo tài li à công su λ, v ậc hai 532 nm. à công su à t ỷ lệ nghịch ệ mở rộng ệu nghi ược 630 ất đỉnh ảm góc à đư à hi ất laser 107 ơm (1) (2) [6] - ợc ên ệu W 108 hòa ba b trong hình 5, v tia 2x. 2.2. Tính toán các tham s bậc hai Gi trư sau khi phát xung) trên, phương tr cận phụ thuộc v đạt đ tục m là tín hi gương trư độ nghịch đảo ngay tr đó c công su P Đ. Th Trong thí nghi ả sử rằng, mật độ nghịch đảo phân tử, nguy ớc khi phát xung) l Trong đó, P Trong đó ật độ nghịch đảo, Trong đó M ũng có thể xác định đ ược khi 1/ cw, thu đư ật đ ậc hai λSHG ệu Q ớc v ộ nghịch đảo ngay sau khi một xung laser phát ra l ất phát trung b ắng, Đ. , và t , , - λ ới chiều d f là t ình (3) áp d f ợc khi độ phẩm chất buồng cộng h hv  switch truy à gương sau, V. Mư SHG h ệm n ừ đó tính toán năng l ần số lặp lại xung, ào t >> là năng lư tiết diện ngang phát xạ kích thích, có th Hình ệ laser Nd:YAG Q nf ỷ lệ b   ời, ày, chúng tôi s à n theo h s ). Giá tr là h ước khi xung laser phát ra v ình ể thu đ ài bu 3 ố thực nghiệm i, ph ụng cho chế độ b ơm và m ợng photon, v ệ số li ền qua lớn nhất, P , “ . Sơ đ ệ thức n n nng   ược năng l tb: Khoan vi l ư ồng cộng h ụ thuộc v i  ị của  ên k  ln  là h ợc l ồ cấu trúc buồng cộng h [8] n  ật độ nghịch đ P   1  ệ số mất mát thanh laser. à 44.7 W. Sơ đ -Switching nhân t ẽ khảo sát công suất li ư .   n cw hvV  ết ngo    1 l 2  in ỗ tr ợng laser phát ào m n s có th s à     ln ln ượng trong một xung laser phát ra n ên v ưởng   là th ơm liên t n V ài:  r ln 1  r1 f  ật liệu thép ật độ nghịch đảo trạng thái cuối (ngay n ời gian phát xạ tự phát của mức laser ể tính đ ng th 1 1 rr r ln 1 và ngn L ên t  f e ảo lớn nhất có thể đạt đ ư ể tích laser hiệu dụng,     2 r 2  r2 ln ồ bố trí hệ thí nghiệm đ = 550 mm, h ử của trạng thái ban đầu (ngay  1 ục đồng nhất, ởng Q đạt giá trị lớn nhất.   2 l là chi tương à ngư n ần bậc hai và công su f s ược dựa v     l i n/ hòa ba b ư ều d ứng l ỡng mật độ nghịch đảo, từ f ởng ên t ào công su ài thanh ho à h à m ậc hai của Nd:YAG ệ số mở rộng ch . ục của laser h ất đỉnh xung laser. n ệ số phản xạ của ột h  àm s là m nng ật độ tiệm ược (có thể ất phát li là ngư ạt chất, ố của mật ược cho Exung Vật lý òa ba ỡng .” ùm (3) ên (4) (5) (6)  và (7) Nghiên cứu khoa học công nghệ Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 44, 08 - 2016 109 hvVnnE fixung )(  (8) fEP xungtb  (9) Từ thời gian chùm laser di chuyển hết một vòng buồng cộng hưởng tR = 2L/c (L là chiều dài buồng cộng hưởng), ta có thể tính được công suất đỉnh laser phát xung tỷ lệ nghịch với chiều dài buồng cộng hưởng[8]:                         ng i ngi R p n n nn t r Vhv P 2 1 1 ln 1 (10) Từ các phương trình (3), (4), (8) ta có thể tính toán năng lượng một xung laser theo công suất laser phát liên tục.                n n ePE ff scwxung s 11 /1  (11) Trong đó,   n = ( n - nng)/nng, fn  = (nng - nf)/nng là các biến chuẩn hóa từ các biến gốc của chúng. Giá trị của các biến này 0 <   n <  , 0 < fn  < 1, giá trị của fn  có thể tính được bằng cách giải phương trình (3) và phương trình (7), và chú ý rằng từ phương trình (7) giá trị fn  < in  , từ điều kiện in  <   n nên 0 < fn  <   n và do vậy hệ số ngoài cùng của phương trình (11) có giá trị trong vùng từ 1 đến 2. Một cách đơn giản trong phương trình (11) năng lượng xung laser chỉ phụ thuộc vào công xuất phát liên tục, thời gian sống ở mức laser trên và tần số lặp lại xung f, và hệ số khác như tiết diện ngang bức xạ kích thích laser hoặc phẩm chất dương của buồng cộng hưởng. Các giá trị tham số của laser và Q-Switch được tính toán trong bảng sau: Bảng 1. Các tham số laser và Q-Switch. Tham số Laser Nd:YAG P: công suất liên tục ở bước sóng laser cơ bản 1064 nm τs: thời gian bức xạ tự phát mức laser trên λ: bước sóng laser cơ bản 1064 nm V: thể tích laser hiệu dụng l: chiều dài thanh hoạt chất Nd:YAG L: chiều dài buồng cộng hưởng r1: hệ số phản xạ của gương trước với bước sóng 532 nm r2: hệ số phản xạ gương sau  : tỷ số tín hiệu truyền qua Q-Switch lớn nhất β: hệ số mất mát trong thanh laser σ: tiết diện phát xạ kích thích txung: độ rộng xung P = cw (W) 100 s (ms) 0.23 λ (µm) 1064 V (cm3) 0.02 l (mm) 75 L (mm) 550 r1 0.8 r2 0.997  0.987  (cm -1) 0.0023  cm2 8.7x10-19 txung (ns) 20 110 3.1. Hi tuy ch đư phát su A tương ở khoảng 11A. Kết quả thí nghiệm đ su Hình 4 ứng với d hòa ba b đạt 22 % tại d chưa th qu hi laser đ khu P Đ. Th Tính toán hi ến KTP l ỉnh công suất phát laser h ợc tính theo biể Trong đó ất phát ở b K ất nhân tần đ Trong hình 4 ả đo lần hai v ệu suất có thể đạt đ ếch đại v ệu suất laser phát h ở b Công su ết quả khảo sát v . ạt đ ước sóng 1064 nm). Module laser Nd:YAG b ứng với công suất phát lớn nhất ở b Đ òng b ậc hai thấp h ỏa m ắng, Đ. à bư , ư ồ thị công suất laser b ãn ược độ ổn định cao, à c ệu suất chuyển đổi b P532 ớc sóng c ất b ư òng b V. Mư ớc quan trọng để kiểm tra chất l u th , Dòng b ư ợc tr ở tr ơm 11,2 A đ điều kiện góc hợp pha (90 à l ộng h P1064 ớc sóng 1064 nm (W) ình bày trong hình sau: ên, k ơn h ơm 25 A. Nguyên nhân là góc t ần thứ ba, sau khi hiệu chỉnh hiệu suất phát cao h ời, ức ơ b ơm (A) à đo đ ược 60 % tại d ưởng mạnh, v 3. K [9]: tương ết quả đo cho thấy ng ẳn so với hai đ , “ ẾT QUẢ V òa ba b òa ba b ản đ Bảng 2 ạc ối với cả ba lần khảo sát. Đ Khoan vi l ứng l ư công su các mode dao đ  ợc điều chỉnh theo d . ước sóng h ậc ư ậc hai, hiệu suất chuyển đổi b ef  à công su ược mô tả nh Thông s òng b à duy trì trong kho ỗ tr hai ớc sóng khi nhân tần sử dụng tinh thể phi P P ất laser b ư ên v À TH 1064 532 òa ba b ờng c o ơm 20 A. T ật liệu thép ất ước sóng 1064 nm, ng ố phát laser của module laser Nd:YAG ư )[10 ẢO LUẬN λ ỡng phát laser h òn l -11] ộng trong buồng cộng h ượng buồng cộng h SHG ư sau: đư 10 0 ước sóng h ậc hai phụ thuộc v ại, v . Trong hai đư và công su ơm b òng b ợc cung cấp từ h ới tia laser tới tinh thể KTP ại d ảng d hòa ba b 15 19.4 à có hi ằng laser diode có công ơm, d ường 1 có hiệu suất phát òng b òng b òa ba b ệu suất thấp nhất chỉ ậc hai của Nd:YAG ất laser b òng b 20 40 òa ba b ờng phía tr ơm này, ho ơm t ước sóng có thể ư ậc hai v ưởng v ơm t ỡng ph ãng s ào dòng b ậc hai t ơn r ừ 20 ơm (laser 25 90 ưởng đ à đi ối đa 30 át laser ản xuất à hi ên, k ất nhiều, ạt động – Vật lý (12) 30 108 ơm ương ư 25 A. .” ều . ệu . ết ợc Nghiên c Tạp chí Nghi Sau đó m 1064 nm tăng ch phát laser hòa ba b bơm 25 A. 3.2. K 1. 40 W, trong kho ba b laser có giá tr tính theo công th laser nhân t laser lên v su chuy dòng b Hình 5 Ảnh h Công su ậc hai cao từ 45 Trong k ất d phát xung laser 100 ms, và t ết quả khoan vi lỗ òng khí 0.5 MPa, t ển l ơm đư ứu khoa học công nghệ ật độ nghịch đảo tích lũy trạng thái đạt b ưởng d à 100 ms. K . K ên c ất phát laser li ết quả báo cáo thực nghiệm n ần ật liệu thép không gỉ. Trong khi ết quả khoan vi lỗ tr Micro ứu KH òng b ị trong khoảng 13.33 λ ợc tr ậm lại v ảng n ức (1) 0.6665x10 SHG ình bày - &CN ậc hai cũng v ơm laser lên đư , t Raman, b) đư ày, ho – ần số xung Q ết quả khoan vi lỗ tr quân s à không tăng khi d ên t 55 %. Tính toán theo công th ốc độ khoan cố định ở 5 mm/s v ở h ục h ạt động laser có độ ổn định cao v ình d ự, Số ì ên v ần số Q đó mà gi òa ba b 6 ư ờng kính vi lỗ thay đổi theo d 44 ờng kính vi lỗ – 26.67 mJ, tương – 1.3335 x10 -Switch, và th ới đây. ật liệu thép không gỉ độ d , 08 ày, các tham s a) -Switch 1.5kHz. a) - 20 òng b ảm mạnh xuống chỉ c ậc hai đ ên v 16 đó, khí h b) ư 6 ật liệu thép không gỉ khi thay đổi ão hòa, công su ơm ợc điều chỉnh W. ời gian t đạt gần 30 A trở đi. Hiệu suất ứng với công suất đỉnh la ố đ ỗ trợ gia công l ức (9) th ược khảo sát l ương tác chùm b à th Ảnh chụp vi lỗ tr à hi ời gian trễ hệ vi dịch ày 0.1 mm, th òng bơm ất phát laser b òn 35,55 % trong kho ì n ệu suất phát h ăng lư à khí N . ợng xung à công su ở d ảng 20 2 ời gian ên h 111 ơm òng ức xạ và áp ệ – òa ser ất 112 công su bơm l m nằm khoảng 130 Hình 6 bơm 21 A, t 2. là thay đ 100 bơm 21 A tương đo đư P Đ. Th Ở kết quả tr ật độ công s Ảnh h Hình 6 trên – ớn h 1400 ms. Trong thí nghi ợc nằm trong khoảng 90 ất ch . K ưởng thời gian phát laser ổi số l ắng, Đ. ưa đ ơn 16A và tăng d ết quả khoan vi lỗ tr ần số Q ên, v uất bắt đầu đạt mức b đây là k ư V. Mư ủ để khoan thủng tấm kim loại, không h – ợng xung laser khoan ứng với công suất đỉnh laser xung 1.285x10 ới d 140 μm. -Switc vi l ời, ết quả đ òng b h 1.5 kHz. a) ỗ phụ thuộc theo thời gian phát laser , “ ần th Khoan vi l ơm nh ên v ường kính vi lỗ khi thay đổi thời gian phát laser, tức ệm n – ì đư 110 μm, v ỏ h ờng kính vi lỗ cũng tăng theo, tuy nhi ão hòa t ật liệu thép không rỉ 304 độ dầy 0.3 mm, d ày, công su ỗ tr ơn 16 A, công su a) b) Ả trên v ên v ại d nh ch ật liệu thép ật liệu, thời gian phát laser thay đổi từ ới sai số ± òng b ụp tr ất laser đạt khoảng 25.7 W ở d ên kính hi ơm 25 A, th hòa ba b 5 μm. C ất laser phát nhỏ, mật độ ình thành vi l ển vi, b) . 6 W. Đư ậc hai của Nd:YAG ì ông su đư ỗ. Khi d ờng kính vi lỗ Đ ờng kính vi lỗ ất laser đ ường kính ên khi Vật lý òng òng òng ư .” ợc Nghiên c Tạp chí Nghi gi kính vi l đi qua vi l Hình 7 3. 2 kHz như trong h sai s bởi công suất đỉnh đạt ổn định trong v Switch tăng d su thép không g như là m ngăn c cải thiện v nhau đư bư đi – trong các l bi – 1500 ms. Trong tương lai, nghiên c trong vùng t gửi lời cảm ữ nguy Ảnh h Sự thay đổi đ ố ± 5 ất phát li Nh ớc sóng h ều chỉnh trong khoảng 20 âm t ến. Chất l 110 μm, v ản sự mở quá tr ững kết quả nghi ần số trong khoảng 1.4 ứu khoa học công nghệ ên, thì th ỗ thay đổi không nhiều, l ỗ, không t . ưởng của tần số Q ột loại khí tr ợc nghi ên c Sự thay đổi đ μm. ên t à s òa ba b ĩnh vực khác nhau nh ư ới thời gian t ử ngoại có thể tạo đ ơn chân thành t ứu KH Đư ần, cô ục), năng l ỉ. Trong các thí nghiệm tr ạch h ợng vi lỗ t ời gian t ường kính vi lỗ đ ờng kính vi lỗ ít thay trong v ên c &CN ương tác v dòng b ình 9, ng su ơn. ứu ậc hai ư ơ ình nóng ch ên c và th ương đ quân s ương tác chùm b ờng kính vi lỗ theo tần số Q ơm 21 A, th - đư ất xung laser giảm dần về công suất trung b ư ở nhiệt độ cao ương tác chùm b Switch ờng kính vi lỗ thay đổi trong khoảng 70 ợng xung không đủ h ứu khoan vi lỗ tr ử nghiệm tr λSHG – ới ban l ự, Số ới vật liệu nữa n 40 W, phát xung qua phương pháp Q – ối ổn định, đ à do khi vi l ư 4. K = 532 nm. Công su 1.7 kHz có th ư ch ược những vi lỗ nhỏ h 44 ời gian phát laser 1000 ms ợc khảo sát trong khoảng tần số Q ảy v ế tạo m ứu tr ãnh , 08 ên đ , gi à b ẾT LUẬN - 20 ức xạ laser l ùng t ảm v ốc bay vật liệu, chất l ên h ức xạ laser với vật li ên nh đạo Trung tâm Công nghệ laser, lời cảm 16 ỗ đ ều sử dụng khí hỗ trợ N ên v ệ thống laser xung Nd:YAG phát ở àng l ường kính vi lỗ đạt đ ên kích thư ùng t ần số n ùng ật liệu thép không gỉ, độ d ể đá ững hệ laser có b ược h ình thành vi l p ọc, thiết bị v -Switch. Quá trình khoan v ần số Q ày. Khi thay đ ảnh h ất laser phát ở chế độ li ứng đ ên v ình thành, chùm tia laser s ơn 50 ật liệu thay đổi, đ ớc ưởng nhiệt tr ư vi l -Switch 1.4 ợc rất nhiều ứng dụng òi phun, thi ỗ đ . ỗ tr ệu rất ngắn 1000 μm. Nh ược duy tr ên t ượng vi lỗ đ - ược trong dải 70 ư - – 100 μm v ổi tần số Q 2, b Switch quang ớc sóng ngắn Switch 1 – ình (công ấm vật liệu ởi khí N ên v ết bị cảm óm tác gi 1.8 kHz ật liệu, ày khác ên t 113 ường ì. ới ư ẽ – ới - 2 ợc ục – ả Vật lý P Đ. Thắng, Đ.V. Mười, , “Khoan vi lỗ trên vật liệu thép hòa ba bậc hai của Nd:YAG.” 114 ơn tới TS. Lê Đình Nguyên, và tập thể cán bộ nghiên cứu của Trung tâm công nghệ laser đã tạo điều kiện và tư vấn cho nhóm tác giả thực hiện nghiên cứu và hoàn thành bài báo này. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Walter Koechner: “Solid-State Laser Engineering, sixth revised and updated edition”. 18496 Yellow Schoolhouse Rd, Round Hill, VA 20141, U.S.A. Library of congress control number: 2005932556, ISBN-10: 0-387-29094-X, e-ISBN: 0-387-29338-8. [2]. L.M. Cabalin, J.J. Laserna: “Experimental determination of laser induced breakdown thresholds of metals under nanosecond Q-switched laser operation”. Depurtment qf’Analytica1 Chemistry, Faculty of” Sciences, University of Mdlaga. E-29071 Mblaga. Spain Received 23 October 1997; accepted 23 February 1998. Spectrochimica Acta Part B 53 (1998) 723-730. [3]. Greg Bates: “Laser-Material Interaction for Marking: Wavelength dependence of materials: metals, plastics, semiconductors, and other materials”. Advanced Laser Center, Miyachi Unitek Corporation. [4]. Ikhlas Jabir Mahmood: “Theoretical Study of Drilling Process Materials By Laser Pulses (Micro, Nano and Picoseconds)”. International Journal of Science and Research (IJSR) ISSN (Online): 2319-7064. Index Copernicus Value (2013): 6.14 | Impact Factor (2013): 4.438. [5]. P.T. Pajak, A.K. De Silva, D.K. Harrison, J.A. McGeough: “Research and developments in laser beam machining”. Zeszyty Naukowe Politechniki Poznazskiej, Budowa Maszyn I Zarzadzanie Produkcja 2005. [6]. Sintec Optronics Technology Pte Ltd: “Beam expander”10 Bukit Batok Crescent #07-02 The Spire Singapore 658079.Tel: +65 63167112 Fax: +65 63167113. [7]. Susumu Konno, Shuichi Fujikawa, and Koji Yasui “Highly efficient 68-W green-beam generation by use of an intracavity frequency-doubled diode side-pumped Q-switched Nd:YAG rod laser”, © 1998 Optical Society of America, OCIS codes: 140.3480, 140.3540, 140.2620, 140.2580. 20 September 1998 y Vol. 37, No. 27 y APPLIED OPTICS. [8]. W. K. Marshall, K. Cowles, and H. Hemmati “Performance of efficient Q- Switched diode-laser-pumped Nd:YAG and Ho:YLF lasers for space applications”. Communications systems research section, TDA Progress Report 42-95, July-September 1988. [9]. R.J.Jones: “Second Harmonic Generation, Fall 2012”. Optical Sciences [10].V.I. Donin, D.V. Yakovin and A.V. Gribanov: “Diode-Pumped Nd:YAG Green Laser with Q-Switch and Mode Locking”. Institute of Automation and Electrometry, Siberian Branch of RAS, Novosibirk. [11]. P K Mukhopadhyay, K Ranganathan, S K Sharma, J George, R Sunder and T P S Nathan: “Highly efficient green beam generation by simulataneous side and end of an intracavity frequency double Q-Switched Nd:YAG laser”. Solid state laser Division, Center for Advanced Technology, Indore, M. P. 452013, INDIAN. Nghiên cứu khoa học công nghệ Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 44, 08 - 2016 115 ABSTRACT MICRO-HOLE DRILLING ON THE MATERIAL OF STAINLESS STEEL BY USING PULSE LASER OF SOLID-STATE LASER Nd:YAG GENERATE SECOND-HARMONIC Laser Drilling technology can create micro-holes with the diameter size about few tens micrometer. When laser radiation has a wavelength in the ultraviolet region, the micro-hole diameter may be smaller than 20 µm. This technology is used in many applications such as manufacturing nozzles, slots, membranes used in instrumentation, biosensors, devices connected high density, medical devices, the components of aerospace equipment. Laser drilling technology popular used the wavelength in the Ultraviolet (UV), Visible (VIS), and Infrared (IR) region. The system laser drilling uses pulse laser Nd:YAG pumped by laser diode, the power at the wavelength 532 nm can achieve 50 W that we research and development can drill the micro- hole below 100 micrometer. In this research, we toward the type sheet stainless steel material with thickness from 0.1 mm to 0.5 mm. Keywords: Laser drilling micro-holes, Second-harmonic generation pulse laser Nd:YAG. Nhận bài ngày 01 tháng 04 năm 2016 Hoàn thiện ngày 12 tháng 08 năm 2016 Chấp nhận đăng ngày 17 tháng 08 năm 2016 Địa chỉ: 1Viện Ứng Dụng Công Nghệ (NACENTECH), C6 Thanh Xuân Bắc, Thanh Xuân Hà Nội; 2Khoa Vật Lý, Trường Đại học khoa học tự nhiên, 334 Nguyễn Trãi, Hà Nội; 3Trung tâm hợp tác và chuyển giao trí thức, ĐH Quốc Gia Hà Nội, 144 Xuân Thủy,Cầu Giấy; *E-mail: phanthang.pdt@gmail.com.