脉冲激光驱动金属微滴打印系统及调节方法

技术特征：
1.一种脉冲激光驱动金属微滴打印系统，其特征在于，包括激光光路模块：用于产生脉冲激光(6)；供体模块：包括金属薄膜(8)，所述脉冲激光(6)聚焦辐照至金属薄膜(8)表面产生金属液滴(9)；接收模块：包括接收基底(10)，所述接收基底(10)位于金属薄膜(8)的下方；运动模块：分别驱动所述激光光路模块、所述供体模块以及所述接收模块，用于调节所述脉冲激光(6)的焦点位置，用于调节所述供体模块和所述接收模块之间的距离；视觉定位模块：设置在所述运动模块的两侧和接收模块的下方，用于标定脉冲激光(6)焦点位置以及测量所述供体模块和所述接收模块之间的距离。2.如权利要求1所述的脉冲激光驱动金属微滴打印系统，其特征在于，所述激光光路模块包括依次设置的脉冲激光器(1)、扩束镜(2)、光束整形器(3)、二维扫描振镜(4)以及场镜(5)；所述场镜(5)设置在二维扫描振镜(4)的下方，且所述场镜(5)位于供体模块上方，所述脉冲激光器(1)发射的高斯激光依次通过扩束镜(2)、光束整形器(3)、二维扫描振镜(4)以及场镜(5)形成脉冲激光(6)聚焦辐照至供体模块。3.如权利要求1所述的脉冲激光驱动金属微滴打印系统，其特征在于，所述供体模块还包括供体镜片(7)和第一四维调整镜架(15)，所述金属薄膜(8)设置在供体镜片(7)的下方，所述第一四维调整镜架(15)连接供体镜片(7)和运动模块。4.如权利要求3所述的脉冲激光驱动金属微滴打印系统，其特征在于，所述第一四维调整镜架(15)包括翻转调节轴(20)、支座(21)、俯仰调节轴(22)以及锁紧压板(23)，所述锁紧压板(23)固定装夹供体镜片(7)；所述翻转调节轴(20)连接锁紧压板(23)和支座(21)，所述俯仰调节轴(22)连接锁紧压板(23)和支座(21)，所述翻转调节轴(20)和俯仰调节轴(22)二者分别位于支座(21)呈相对的两角。5.如权利要求1所述的脉冲激光驱动金属微滴打印系统，其特征在于，所述接收模块还包括第二四维调整镜架(18)，所述第二四维调整镜架(18)连接接收基底(10)和运动模块。6.如权利要求1所述的脉冲激光驱动金属微滴打印系统，其特征在于，所述运动模块包括：升降平台(11)：作为激光光路模块的安装基础，驱动所述激光光路模块升降运动；两轴运动平台(14)：作为供体模块的安装基础，驱动所述供体模块水平二维移动；三轴运动平台(12)：作为接收模块的安装基础，驱动所述接收模块空间三维移动。7.如权利要求1所述的脉冲激光驱动金属微滴打印系统，其特征在于，所述视觉定位模块包括旁轴ccd(13)、左侧ccd(16)以及右侧ccd(17)；所述旁轴ccd(13)设置在接收基底(10)的下方，且所述旁轴ccd(13)能够升降运动；所述左侧ccd(16)设置在运动模块的左侧，且所述左侧ccd(16)能够前后水平运动；所述右侧ccd(17)设置在运动模块的右侧，且所述右侧ccd(17)能够前后水平运动。8.如权利要求1所述的脉冲激光驱动金属微滴打印系统，其特征在于，所述金属薄膜(8)和接收基底(10)平行。9.一种脉冲激光驱动金属微滴打印系统的调节方法，其特征在于，采用权利要求1-8任
一项所述的脉冲激光驱动金属微滴打印系统，调节方法包括所述供体镜片(7)水平度与脉冲激光(6)焦点位置调节方法，包括如下步骤：s1、先在所述供体镜片(7)表面镀金属薄膜(8)，然后将所述供体镜片(7)安装到第一四维调整镜架(15)上；s2、通过所述两轴运动平台(14)移动，同时通过所述脉冲激光(6)辐照金属薄膜(8)，根据所述旁轴ccd(13)观测激光辐照后的供体镜片(7)上不同位置金属薄膜(8)烧蚀直径的变化，再通过调节所述俯仰调节轴(22)和翻转调节轴(20)，使得所述供体镜片(7)表面金属薄膜(8)不同位置处的脉冲激光(6)烧蚀直径相同，将所述供体镜片(7)调平；s3、调节所述升降平台(11)，同时利用所述脉冲激光(6)辐照供体镜片(7)表面金属薄膜(8)，当所述金属薄膜(8)表面的烧蚀直径最小时，即获得所述脉冲激光(6)焦点位置。10.如权利要求9所述的脉冲激光驱动金属微滴打印系统的调节方法，其特征在于，调节方法还包括所述供体镜片(7)与接收基底(10)二者的平行度和间距调节方法，包括如下步骤：步骤s4、通过所述运动模块分别将接收基底(10)与供体镜片(7)移动至左侧ccd(16)和右侧ccd(17)视野中；步骤s5、分别前后移动所述左侧ccd(16)和所述右侧ccd(17)，测量所述供体镜片(7)与接收基底(10)侧面不同位置处的距离；步骤s6、所述供体镜片(7)保持不动，调节所述第二四维调整镜架(18)上的俯仰调节轴(22)和翻转调节轴(20)，使得在不同位置处的所述左侧ccd(16)和所述右侧ccd(17)测得的供体镜片(7)与接收基底(10)间距相等，完成所述接收基底(10)与供体镜片(7)的平行度调节。步骤s7、通过所述运动模块中的三轴运动平台(12)升降，调整所述供体镜片(7)与接收基底(10)的间距大小。

技术总结
本发明提供了一种脉冲激光驱动金属微滴打印系统及调节方法，包括激光光路模块：用于产生脉冲激光；供体模块：包括金属薄膜，脉冲激光聚焦辐照至金属薄膜表面产生金属液滴；接收模块：包括接收基底；运动模块：分别驱动所述激光光路模块、所述供体模块以及所述接收模块；视觉定位模块：设置在所述运动模块的两侧和接收模块的下方。通过视觉定位模块调节好脉冲激光的焦点位置、供体模块与接收模块的水平度和间距，再通过激光光路模块将脉冲激光聚焦辐照到金属薄膜表面，产生金属液滴；然后利用运动模块控制金属液滴连续沉积到收基底上，实现三维微结构打印，提高了对转印距离的控制精度，实现打印精度和效率兼顾，且系统整体刚度高。且系统整体刚度高。且系统整体刚度高。


技术研发人员：胡永祥 程帅康 罗国虎 吴迪
受保护的技术使用者：上海交通大学
技术研发日：2022.05.05
技术公布日：2022/7/29