Ultra-short pulsed laser welding - an industrially-relevant manufacturing tool for bonding IR and visible optical materials
超短脉冲激光焊接 - 用于粘合红外和可见光学材料的工业相关制造工具
基本信息
- 批准号:EP/V01269X/1
- 负责人:
- 金额:$ 124.14万
- 依托单位:
- 依托单位国家:英国
- 项目类别:Research Grant
- 财政年份:2021
- 资助国家:英国
- 起止时间:2021 至 无数据
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Bonding optical materials (glasses, crystals) to other optical or structural materials (metals, ceramics) is a key manufacturing challenge for many optical devices, as clearly articulated by our industrial partners. Our solution is to use an ultra-short pulsed laser welding process that has shown great promise but currently requires many months or even years of detailed experiments for each new material combination and geometry. Hence applications are currently limited to components made from borosilicate glasses or quartz welded to aluminium alloys and stainless steel, of typical dimension 10 mm. In this project our drive is to extend the process to new combinations of materials (including important IR materials) and shapes. To achieve this, the project will take a multi-pronged approach: (i) to create the modelling and sensing tools essential for rapid process optimisation; (ii) to engineer a new optimised laser source based on emerging 2 micron wavelength technologies, pioneering the welding process for IR optical materials; (iii) to research concepts for engineering the interface and weld/joint geometry to reduce the impact of differential thermal properties of the two materials; and (iv) to investigate scaleable welding approaches for larger parts e.g. continuous meander patterns and dynamic clamping. Finally, we will undertake a series of proof-of-principle experiments to determine the suitability of the process with a wide range of material combinations, directed towards our industrial partners' applications.Our programme of manufacturing research is aligned with the interests of our industrial collaborators, together with the academic drivers of laser material interaction knowledge, process understanding and process control. Our ultimate goal is to develop this welding process into a truly flexible and generic solution for joining optical to structural materials at a range of scales.
将光学材料(玻璃,晶体)粘合到其他光学或结构材料(金属,陶瓷)是许多光学设备的关键制造挑战,正如我们的工业合作伙伴清楚地表达的那样。我们的解决方案是使用超短脉冲激光焊接过程,该过程表现出了很大的希望,但目前需要为每种新材料组合和几何形状进行数月甚至几年的详细实验。因此,目前的应用仅限于由富含铝合金和铝合金和不锈钢的石英制成的组件,典型的尺寸为10毫米。在这个项目中,我们的动力是将过程扩展到新的材料组合(包括重要的IR材料)和形状。为了实现这一目标,该项目将采用多管齐下的方法:(i)创建用于快速过程优化必不可少的建模和传感工具; (ii)设计基于新的2微米波长技术的新的优化激光源,开创IR光学材料的焊接过程; (iii)研究工程界面和焊接/关节几何形状的研究概念,以减少两种材料的差分热性能的影响; (iv)研究大型零件的可伸缩焊接方法,例如连续的曲折图案和动态夹具。最后,我们将进行一系列原则实验,以通过广泛的材料组合来确定该过程的适用性,这些材料组合针对我们的工业伙伴的应用。我们的制造研究计划与我们的工业合作者的利益以及激光材料互动知识知识,流程理解和过程控制的学术驱动程序一致。我们的最终目标是将这种焊接过程开发为真正灵活且通用的解决方案,以将光学与一系列尺度的结构材料连接到结构材料。
项目成果
期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Picosecond laser microwelding of AlSi-YAG for laser system assembly.
用于激光系统组装的 AlSi-YAG 皮秒激光微焊接。
- DOI:10.1364/ao.447931
- 发表时间:2022
- 期刊:
- 影响因子:1.9
- 作者:Hann SN
- 通讯作者:Hann SN
Optimising Efficiency in Thin-Slab Thulium Lasers
优化薄板铥激光器的效率
- DOI:10.1364/assl.2023.aw3a.6
- 发表时间:2023
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Sanwell J
- 通讯作者:Sanwell J
Birefringence analysis of aluminum-to-BK7 bonding methods under thermal stress
- DOI:10.1364/optcon.473762
- 发表时间:2022-12-15
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Macleod,Nathan;Hann,Samuel N.;Esser,M. J. Daniel
- 通讯作者:Esser,M. J. Daniel
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547551-2020 - 财政年份:2021
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$ 124.14万 - 项目类别:
Alexander Graham Bell Canada Graduate Scholarships - Doctoral