【摘要】：应用多尺度观测系统揭示了飞秒激光时空整形对制造中电子加热、电离、复合过程的调控机制及其对微结构成形、成性的影响规律，首次实现了制造过程中以电子为能量载体主线质能传输过程的全景观测，为制造新技术提供了观测证据，推动了超快科技的发展。图6.3 超快激光时空整形加工飞秒-皮秒-纳秒-毫秒多时间尺度的实时观测
超快激光加工是一个非平衡、非线性、超快过程，其中涉及多个物理化学过程，如激光传播与材料电离、材料相变、等离子体喷发与辐射、冲击波形成与传播、组织结构形成等[1]。上述物理、化学过程的特征时间从飞秒到毫秒甚至秒，但又相互影响。基于此，北京理工大学课题组提出并建立了跨越“飞秒-皮秒-纳秒-毫秒”多时间尺度的实时观测系统（图6.3），跨越12个时间数量级，综合运用飞秒激光泵浦探测、激光诱导击穿光谱、时间分辨等离子体成像和工业连续成像等技术[143]，在秒时间尺度上，利用CCD摄像实时拍摄激光加工高深径比微孔过程；在纳秒尺度上，采用飞秒激光双脉冲诱导击穿光谱系统观测等离子体的喷发过程；在皮秒时间尺度上，采用泵浦-探测显微系统观测了激光诱导等离子体/冲击波的产生及演化过程；在飞秒时间尺度上，观测了飞秒激光脉冲的动态传播过程和材料离化过程。应用多尺度观测系统揭示了飞秒激光时空整形对制造中电子加热、电离、复合过程的调控机制及其对微结构成形、成性的影响规律，首次实现了制造过程中以电子为能量载体主线质能传输过程的全景观测（从等速到放慢3.5万亿倍），为制造新技术提供了观测证据，推动了超快科技的发展。
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图6.3 超快激光时空整形加工飞秒-皮秒-纳秒-毫秒多时间尺度的实时观测
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