本技术提供了一种电磁屏蔽与红外增透曲面微结构超快激光加工装置。该装置包括:控制系统、超快激光器、光束扩束模块、光束反射模块、光束空间整形模块、高精度运动平台、自定心夹具、曲面窗口和同轴观测系统;控制系统控制超快激光器输出高斯光束,高斯光束依次通过光束扩束模块、光束反射模块、光束空间整形模块后,在同轴观测系统辅助下,由控制系统控制高精度运动平台将激光焦点聚焦于曲面窗口表面,通过轮廓拟合和加工路径规划,进而加工内嵌电磁屏蔽网栅和表面红外增透微结构。该超快激光加工装置可实现电磁屏蔽与红外增透曲面微结构的高质、高效、高可靠性制造,满足航空航天等领域的电磁屏蔽和红外探测需求。
背景技术
在现代战争场景下,红外探测技术凭借其高分辨率、高灵敏度与高信息更新率的特性,已然成为极为关键的探测手段之一。如今,随着电磁干扰与红外隐身技术的广泛应用,红外窗口必须同时具备高红外透过率与微波电磁屏蔽性能。但常规的红外窗口存在诸多问题,其表面由于菲涅尔反射损失,会使红外信号传输减弱,并且普遍缺少电磁屏蔽能力,这就导致外界的干扰电磁波,尤其是微波武器产生的电磁波,能够轻易进入探测系统内部,对电子仪器和通讯系统造成严重干扰。这种干扰不仅会对红外信号的提取与处理产生不利影响,甚至可能使红外成像设备失效或损坏,极大地降低了整个系统的安全性与可靠性。与此同时,考虑到在实际工作条件下降低风阻的需求,红外窗口通常设计为曲面球罩形式。故而,研发具备卓越光/电性能以及高物理稳定性的红外增透与电磁屏蔽一体化曲面窗口,对于增强红外探测武器装备的抗干扰能力以及提升其战场生存性而言,具有极为关键的意义。
传统的微纳加工技术,如3D打印、纳米压印、光刻等,在曲面窗口表面微结构的高质量、高效率与高可靠性制造方面面临巨大挑战,尤其是在需要同时保证电磁屏蔽、红外增透与可靠性的情况下。3D打印技术受限于打印精度,难以打印微米级宽度的金属网栅。而过宽的金属网栅虽然能满足屏蔽性能,但会牺牲窗口的红外透过率。此外,3D打印的金属网栅没有内嵌在窗口表面,导致其不具备耐磨损性能。纳米压印技术难以加工硬脆窗口材料,且加工后的微结构机械性能显著下降。光刻技术则受到掩模版的限制,不同尺寸的窗口需要不同的掩模版,且无法适应曲面窗口微结构的大面积加工需求。
因此,电磁屏蔽与红外增透曲面微结构在高质量、高效率与高可靠性制造之间仍然存在矛盾,现有加工技术无法同时满足这些要求,亟需开发一种电磁屏蔽与红外增透曲面微结构超快激光加工装置。
实现思路