隽龙激光微加工介绍超快激光的优点

隽龙科技 2018-04-08 76

超快激光

随着激光技术飞速发展,超快激光出现了人们的视线之中,它具备独特的超短脉冲、超强特性,能以较低的脉冲能量获得极高的峰值光强。

超快激光的定义

(1)具有极短的激光脉冲。脉冲持续时间只有几个皮秒或飞秒。

(2)具有极高的峰值功率。其电场远远强于原子内库仑场,具有极高的电场强度,足以使任何材料发生电离。

超快激光的加工特点

加工的“超精细”——超快激光能够聚焦到超细微空间区域,同时具有极高峰值功率和极短的激光脉冲,加工时切面整齐、无热扩散、无微裂纹及冶金缺陷,加工过程中不会对所涉及的空间范围的周围材料造成影响,从而做到了加工的超精细。

加工的“无热影响”——脉冲持续时间大于10ps的传统激光,与材料作用时,热过程将起到主要作用。脉冲持续时间小于10ps的超快激光,由于脉冲持续时间只有皮秒、飞秒量级,远小于材料中受激电子通过转移转化等形式的能量释放时间,能量来不及释放该脉冲已经结束,避免了能量的转移,转化以及热量的存在和热扩散,实现了真正意义上的激光“冷”加工。

技术优点

和传统激光相比,超快激光加工材料时存在的优势:

1、降低了材料的烧蚀阈值。

2、无等离子体屏蔽效应。

3、热影响区域小。

4、无材料损伤,无熔融区域,无微裂纹,无重铸层。

5、无飞溅物,无毛刺。

技术的改进已经使超快激光器走出实验室,进入工业和医药行业执行精准细致的加工任务。超快激光器的成功之处在于其能将光能集中到皮秒至飞秒的时间间隔内,并将光聚焦到小空间上。这种聚焦为"在不破坏底层区域的情况下,从材料表面快速、清洁地烧蚀材料"提供了所需要的高光强。成都激光加工

对加工像玻璃或陶瓷这样的易碎材料,或者是在涡轮叶片这样的硬质金属上清洁地钻孔这样的应用来说,这种精确性和精细性的结合至关重要。这些优势已经为超快激光器在医疗领域赢得了一席之地,其不但可用于制作精细的生物医学设备,如用于冠状动脉搭桥手术中的支架;还能执行精细的医疗手术,如角膜手术。

超短脉冲对切割或加工易碎材料特别有吸引力,包括玻璃、陶瓷、硅和CIGS(用于薄膜太阳能电池的铜铟镓硒)。利用烧蚀钻孔或切割玻璃可以避免产生裂缝,并获得尖锐、清洁的边缘和表面。对于液晶显示器或手机上使用的超薄玻璃,可以通过沿着一系列冷烧蚀激光孔洞对玻璃进行机械挤压切割成形。这是由于烧蚀是一种具有高阈值的非线性过程,经过聚焦的脉冲,仅在焦斑的中心处的激光功率超过烧蚀阈值,这部分激光脉冲可以钻出小于衍射极限的孔。

超快激光加工在很大程度上归功于皮秒激光器和飞秒激光器的产业化,从而使得非专业人员可以在工业和医学环境中使用它们。到目前为止,超快激光器在一些特定应用中已经非常成功,但是其成本和材料去除速度方面仍然存在很大的局限性。然而无论如何,超快激光器在性能上的优势,对于像医疗植入支架和精细眼科手术这样高要求的应用来说,还是非常引人注目的。