毫米。
[0024]进一步地，所述长脉宽脉冲的脉宽等于或大于所述短脉宽脉冲列内脉冲重频倒数的1倍。
[0025]进一步地，所述短脉宽脉冲列和长脉宽脉冲的激光波长等于或小于1.064微米。
[0026]进一步地，所述短脉宽脉冲列和长脉宽脉冲的激光波长等于或小于0.532微米。
[0027]进一步地，所述短脉宽脉冲列的首脉冲前沿相对于所述长脉宽脉冲的前沿同步对齐，定时抖动小于I微秒，相对延迟为O至100微秒。
[0028]为了达到上述目的，本发明实施例还提供一种复合脉冲激光打孔装置，包括:短脉宽脉冲列激光谐振腔，用于产生短脉宽脉冲，所述短脉宽脉冲由短脉宽脉冲列构成，所述短脉宽脉冲列的脉宽小于或等于500纳秒，脉冲列内的脉冲重频等于或大于100千赫，单脉冲能量等于或小于100毫焦;长脉宽脉冲激光谐振腔，用于产生长脉宽脉冲，并调整所述长脉宽脉冲能量的空间分布，使所述长脉宽脉冲的光斑中心的能流密度小于光斑边界附近能流密度，且使所述长脉宽脉冲在构件表面产生的熔坑直径等于所述短脉冲列产生的熔坑直径；调整所述长脉宽脉冲，使其能量的大小等于或大于所述短脉宽脉冲列打孔过程中小孔侧壁与孔底的熔流层厚度熔化所需的熔化热，使其焦点相对于所述短脉宽脉冲焦点的距离为0.1毫米至4毫米;组束装置，用于将所述短脉宽脉冲和长脉宽脉冲进行组束，构成环形复合脉冲；引导整形装置，用于将所述环形复合脉冲发射到构件上进行激光打孔。
[0029]本发明实施例的环形复合脉冲激光打孔方法及装置，吸取了纳秒脉冲列加工小孔熔流层较薄，而微秒环形脉冲补偿了纳秒绿光脉冲的熔流时间以及在孔壁上损失的能量的特性，使得熔化的残渣可以有效地喷出孔外，故可以高效地并且高质量地加工航空发动机构件上的气膜孔，并可以有效地降低涡轮叶片气膜孔最大再铸层厚度最小到5微米，且提高短脉宽脉冲的打孔速率I倍左右。
【附图说明】
[0030]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0031 ]图1为本发明实施例的环形复合脉冲激光打孔方法的处理流程图；
[0032]图2为本发明实施例的环形复合脉冲时间叠加的方法示意图；
[0033]图3为本发明实施例的环形复合脉冲组束聚焦光斑空间匹配示意图；
[0034]图4为本发明实施例的环形复合脉冲组束打孔焦点匹配示意图；
[0035]图5为本发明实施例的环形复合脉冲激光打孔装置的结构示意图；
[0036]图6为本发明的环形复合脉冲激光打孔装置的一具体实施例的结构示意图；
【具体实施方式】
[0037]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0038]本发明的原理:纳秒脉冲列加工小孔熔流层较薄，而微秒脉冲可以补偿纳秒脉冲的熔流时间以及在孔壁上损失的能量，使得熔化的残渣可以有效地喷出孔外。即:将纳秒级脉宽的短脉宽脉冲作为主脉冲，毫秒级脉宽的长脉宽脉冲作为辅助脉冲，纳秒级脉冲的脉宽在100纳秒至500纳秒之间，并受调Q频率与栗浦功率影响;毫秒级脉冲的脉宽在0.1毫秒至I毫秒之间，并由激光电源的栗浦脉宽控制;双光束采用偏振组束方式;通过调整长脉宽脉冲聚焦光斑光强的空间分布与长脉宽脉冲能量的大小，长脉宽脉冲在激光打孔过程中为短脉宽脉冲打孔产生的熔流、蒸汽及等离子体等形成一个“热导管”，在提高打孔效率的同时，抑制了熔流再铸层的形成，有效地提高了打孔质量。
[0039]在本发明中，该激光打孔技术主要应用在航空发动机构件上，构件包括具有热障涂层的涡轮叶片。
[0040]图1为本发明实施例的环形复合脉冲激光打孔方法的处理流程图。如图1所示，包括:步骤S102，产生短脉宽脉冲，所述短脉宽脉冲由短脉宽脉冲列构成，所述短脉宽脉冲列的脉宽小于或等于500纳秒，脉冲列内的脉冲重频等于或大于100千赫，单脉冲能量等于或小于100毫焦;步骤S104，产生长脉宽脉冲，并调整所述长脉宽脉冲能量的空间分布，使所述长脉宽脉冲光斑中心的能流密度小于光斑边界附近能流密度，且使所述长脉宽脉冲在构件表面产生的熔坑直径等于所述短脉冲列产生的熔坑直径;步骤S105，调整所述长脉宽脉冲，使其能量的大小等于或大于所述短脉宽脉冲列打孔过程中小孔侧壁与孔底的熔流层厚度熔化所需的熔化热，使其焦点相对于所述短脉宽脉冲焦点的距离为0.1毫米至4毫米;步骤S106，将所述短脉宽脉冲和长脉宽脉冲通过组束装置进行组束，构成环形复合脉冲；步骤S108，将所述环形复合脉冲发射到构件上进行激光打孔。
[0041]具体的，在步骤S104和步骤S105中，产生的长脉宽脉冲为毫秒级脉冲，即指脉宽大于100微秒的脉冲。在本发明实施例中，毫秒级脉宽的长脉宽脉冲作为辅助脉冲，以补偿纳秒脉冲列的熔流时间以及在孔壁上损失的能量，产生热导管效应。
[0042]图2为本发明实施例的环形复合脉冲时间叠加的方法示意图。短脉宽脉冲列2和长脉宽脉冲4通过组束装置同频地叠加成复合脉冲6。短脉宽脉冲列2相对于长脉宽脉冲4延迟时间8为O至100微秒，相对定时抖动小于I微秒。短脉宽脉冲列的特点是其中的短脉宽脉冲的重复频率等于或大于100千赫，而长脉宽脉冲的脉宽是短脉宽脉冲列中脉冲周期的10倍或更长，以确保每一发复合脉冲中的短脉宽脉冲具有足够的数量以提高加工效率。这些短脉宽脉冲列以蒸发、熔化并存的方式打孔，同时长脉宽脉冲为短脉宽脉冲列加工出的残渣提供孔壁能量损耗的补偿。长脉宽脉冲的能量等于或大于每一发短脉宽脉冲列2产生的小孔侧壁与孔底的熔流层厚度熔化所需的熔化热。
[0043]在本发明实施例中，短脉宽脉冲列2中的短脉宽脉冲3的脉冲宽度小于500纳秒，脉冲能量等于或小于100毫焦。短脉宽脉冲3具有较高的峰值功率，作用于构件基体产生熔化、蒸发及等离子体。短脉宽脉冲的作用时间较短，熔流时间与熔流层厚度都较小，因此必须自身具有高重复频率。同时长脉宽脉冲的能量较小，仅仅等于或大于补偿熔流层流动、等离子体喷射过程在孔壁上损失的能量，长脉宽脉冲对打孔仅仅起辅助作用。
[0044]图3为本发明实施例的环形复合脉冲组束聚焦光斑空间匹配示意图。短脉宽脉冲列的光斑纵截面10表示短脉宽脉冲列的光强从中心单调下降，光强为高斯分布。短脉宽脉冲列的光斑横截面12为实心圆形。长脉宽脉冲的光斑纵截面14表不光斑中心的光强或能流密度小于光斑边界附近光强或能流密度;进一步地，小于I倍以上。长脉宽脉冲的光斑横截面16为空心圆环或者凹面分布。环形复合脉冲的光斑纵截面18表示短脉宽脉冲列的光斑纵截面10与长脉宽脉冲的光斑纵截面14光强的叠加。环形复合脉冲的光斑横截面20表示了短脉宽脉冲列的光斑横截面12与长脉宽脉冲的光斑横截面16的空间叠加效果。
[0045]实验表明，长脉宽脉冲的烧蚀直径总是小于短脉宽脉冲列的烧蚀直径。长脉宽脉冲在构件表面产生的熔坑直径等于或大于所述短脉冲列产生的熔坑直径时，才能有效地补偿短脉冲列在等离子体膨胀、熔流流动过程中的能量损耗，产生热导管效应。因此，长脉宽脉冲的M2光束传播因子大于短脉宽脉冲的M2光束传播因子。进一步地，等于或大于4倍的短脉宽脉冲的M2光束传播因子时，长脉宽脉冲的聚焦光斑直径是短脉宽脉冲列的2倍。
[0046]图4为本发明实施例的环形复合脉冲组束打孔焦点匹配示意图。如图4所示，会聚透镜22将短脉宽脉冲列光束24与长脉宽脉冲光束26汇聚在构件34上。长脉宽脉冲焦点28比短脉宽脉冲列焦点30位置高，焦点间距32为0.1毫米至4毫米。长脉宽脉冲光束26的环形光斑由谐振腔形成，也可由腔外整形形成。短脉宽脉冲列光束24与长脉宽脉冲光束26的聚焦光斑直径小于小孔36的直径;进一步地，小于小孔36的直径的1/2。
[0047]图5为本发明实施例的环形复合脉冲激光打孔装