Лазерный мир

Используя фемтосекундный лазер , группа исследователей из Центра космических полетов имени Годдарда (Гринбелт, Мэриленд), НАСА, показала, что он может эффективно приваривать стекло к меди, стекло к стеклу и сверлить отверстия размером с волосок в различных материалах для использования в космических полетах .

Исследовательская группа, возглавляемая физиком-оптиком Робертом Лафоном, расширяет свои исследования в области более экзотического стекла, такого как сапфир и зеродур, и металлов, таких как титан, инвар, ковар и алюминий, — материалов, часто используемых в приборах космического полета. Цель состоит в том, чтобы сварить более крупные куски этих материалов и показать, что фемтосекундная лазерная технология эффективна при приклеивании окон к лазерным корпусам и оптике к металлическим креплениям, среди других применений.

Команда Годдарда использует сверхбыстрый лазер для склеивания разнородных материалов с целью окончательного устранения эпоксидных смол, которые выделяют газ и загрязняют чувствительные компоненты космического корабля. Здесь показано несколько образцов (слева направо): кремнезем, сваренный с медью; кремнезем сварен в инвар; и сапфир приварен к инвару. (Изображение предоставлено NASA / W. Hrybyk)

Энергия лазера не расплавляет целевой материал, а испаряет его, не нагревая окружающее вещество. В результате техники могут точно нацеливать лазер и склеивать разнородные материалы, которые иначе не могли бы быть прикреплены без эпоксидных смол. Еще одно важное применение в области микрообработки . «Способность удалять небольшие объемы материала, не повреждая окружающее вещество, позволяет нам обрабатывать микроскопические особенности», — добавляет Лафон.

Микроскопические функции включают в себя все, от просверленных отверстий размером с волосы в металлах — приложение, которое группа уже продемонстрировала, — до травления микроскопических каналов или волноводов, через которые свет может проходить в фотонных интегральных схемах и лазерных передатчиках. Те же волноводы могут пропускать жидкости через микрофлюидные устройства и чипы, необходимые для химического анализа и охлаждения прибора.

Стив Ли (слева), Фрэнки Микалицци (в центре) и Роберт Лафон (справа) используют сверхбыстрый лазер для соединения разнородных материалов и травления микроскопических каналов или волноводов, через которые свет может проходить в фотонных интегральных схемах и лазерных передатчиках. (Изображение предоставлено NASA / W. Hrybyk)

Далее команда планирует собрать библиотеку возможностей микрообработки и сварки .

«Как только мы сможем надежно продемонстрировать эту возможность, мы попытаемся применить ее к существующим задачам здесь, в Годдарде. Наше первоначальное исследование показывает, что эта технология может быть применена к большому количеству проектов в НАСА», — говорит Лафон.

Источник: https://www.industrial-lasers.com/articles/2018/11/nasa-investigates-femtosecond-laser-machining-for-spaceflight-applications.html