廣東超快飛秒激光精密制造

飛秒激光鉆孔技術(shù)還可被運(yùn)用于核聚變上，核聚變中的點(diǎn)火靶球具有充氣微孔，只有微孔的數(shù)量多、精度高才能保證聚變反應(yīng)的控制精度，而飛秒激光加工技術(shù)恰好能滿足這一要求。近年來(lái)飛秒激光鉆孔技術(shù)還被運(yùn)用到透明材料內(nèi)部的三維微孔加工中，這種制造技術(shù)將有利于制造飛機(jī)、坦克、艦艇上使用的光電傳感器設(shè)備。加工方法一般是通過(guò)液體輔助，在透明材料表面直接燒蝕成孔，讓液體將碎屑去除，這樣的方法可以達(dá)到更高的鉆孔深度。飛秒激光技術(shù)的發(fā)展能更好地推動(dòng)我國(guó)對(duì)核能領(lǐng)域的進(jìn)一步探索。飛秒激光可以加工所有材料， 但更擅長(zhǎng)的是石英玻璃寶石等材料它們可以利用我們獨(dú)特的切割、打磨和拋光技術(shù)。廣東超快飛秒激光精密制造

飛秒激光加工應(yīng)用于金屬掩模板加工：新加坡南洋科技大學(xué)VenkatakrishnanK等人利用飛秒激光直寫方法制作了以金屬薄膜為吸收層、石英為基底的金屬掩模板，并將前入射與后入射兩種方案做了比較，發(fā)現(xiàn)采用前入射的方法能夠得到更小的特征尺寸和好的邊緣質(zhì)量。并且利用飛秒激光超衍射極限加工有效地修補(bǔ)了金屬鎘掩模板的缺陷，修復(fù)的線寬達(dá)到小雨100nm的精度。目前構(gòu)建的飛秒激光修正光掩模板工具已在IBM的伯林頓、福蒙特州的掩模制作設(shè)備中運(yùn)行。這對(duì)微電子技術(shù)的發(fā)展將具有重要意義。代工飛秒激光MLCC垂直刀片超快皮秒激光切割熱效應(yīng)幾乎可以忽略，加工效果更理想。同時(shí)，工作時(shí)間短，精度高，加工速度快。

飛秒激光在誘導(dǎo)金屬微結(jié)構(gòu)加工應(yīng)用方面和精細(xì)加工方面的其他應(yīng)用如下：金屬納米顆粒加工自1993年HengleinA等人利用激光消融法制備金屬納米顆粒以來(lái)，許多研究小組制備出高純度、力度分布均勻的金屬納米顆粒。LinkH等人進(jìn)一步控制飛秒激光的能流密度和照射時(shí)間，將金屬納米棒完全融化為金屬納米點(diǎn)。與其他激光脈沖相比，飛秒激光改變的金屬顆粒尺寸大小和特定形狀，使金屬納米顆粒特別是貴金屬（Au、Hg、Pt、Pd等）在催化、非線性光學(xué)、醫(yī)用材料科學(xué)等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

我們的超快激光微加工平臺(tái)，只需簡(jiǎn)單裝夾即可滿足對(duì)于單個(gè)噴油嘴上多個(gè)不同尺寸噴孔的需求。設(shè)計(jì)人員可以輕松改變各個(gè)孔的直徑來(lái)微調(diào)每個(gè)噴孔所產(chǎn)生的噴霧。擺脫了鉆孔和電火花加工等方法的工藝束縛，從而快速制作噴油器設(shè)計(jì)原型并測(cè)試新的燃燒方案。全球?qū)I(yè)GDI噴油嘴廠商多年前就已經(jīng)開始采用飛秒激光加工的這一先進(jìn)制造方案，并通過(guò)多次檢測(cè)證明通過(guò)此方案生產(chǎn)的噴油嘴流量誤差可以控制在1%以內(nèi)。相較其他加工技術(shù)流量誤差在3%以上，飛秒激光技術(shù)所帶來(lái)的穩(wěn)定性優(yōu)勢(shì)尤為明顯。市面上已經(jīng)出現(xiàn)此類的批量生產(chǎn)機(jī)型，微孔檢測(cè)+激光鉆噴孔或機(jī)械鉆盲孔+激光鉆噴孔是該機(jī)型的兩款衍生機(jī)型，滿足客戶的各種工藝需求，是專為GDI大批量生產(chǎn)提供的全自動(dòng)化的交鑰匙解決方案。目前，這些超快激光微孔加工解決方案正在世界各地的工廠工作，協(xié)助汽車制造商生產(chǎn)出高效的噴油器，提高發(fā)動(dòng)機(jī)性能，并滿足管理機(jī)構(gòu)嚴(yán)格的排放要求。飛秒激光微細(xì)加工的適配范圍是 0.5-25 微米，除了半導(dǎo)體和光學(xué)產(chǎn)品等工業(yè)應(yīng)用外，生物研究加工方面也有應(yīng)用。

激光打孔工藝可分為長(zhǎng)脈沖（ms級(jí)）和短脈沖（ns、ps、fs級(jí)）激光工藝，注意脈沖寬度是個(gè)時(shí)間單位，不是長(zhǎng)度單位，其中ps皮秒激光和fs飛秒激光也被行業(yè)內(nèi)叫做超快激光。兩種工藝相比各有優(yōu)缺點(diǎn)，同樣是氣化材料加工小孔，前者因?yàn)槠鋯蝹€(gè)脈沖照射時(shí)間更長(zhǎng)，能提供更多能量快速去除材料，相當(dāng)于大刀闊斧效率高；后者能量細(xì)小峰值功率高，可瞬間氣化微量材料，素有冷加工的美譽(yù)，相當(dāng)于小刀精啄，幾乎沒有重熔層，表面質(zhì)量更好，專業(yè)一點(diǎn)講就是超快激光由于脈沖持續(xù)時(shí)間遠(yuǎn)小于材料中受激電子通過(guò)轉(zhuǎn)移、轉(zhuǎn)化等形式的能量釋放時(shí)間，只需考慮電子吸收入射光子的激發(fā)和儲(chǔ)能過(guò)程，加上高達(dá)TW（10^12W）級(jí)的峰值功率，能量在只有幾個(gè)納米厚度內(nèi)迅速聚集，瞬間產(chǎn)生的超高電子溫度值遠(yuǎn)超材料汽化溫度，材料直接從固態(tài)轉(zhuǎn)為氣態(tài)，在表面形成高密度、超熱、高壓的等離子體狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)非熱熔性加工。飛秒激光進(jìn)行加工，激光脈沖能量很快地注入作用區(qū)域，瞬間高能量密度沉積使電子吸收和運(yùn)動(dòng)方式發(fā)生變化。工業(yè)飛秒激光陣列遮罩板

飛秒激光是指時(shí)域脈沖寬度在飛秒（10-15秒）量級(jí)的激光，在時(shí)間分辨率上屬于超快激光。廣東超快飛秒激光精密制造

所謂飛秒激光鉆孔，即使用頻率非常高的激光對(duì)材料進(jìn)行鉆孔，飛秒是時(shí)間單位，1飛秒等于一千萬(wàn)億分之一秒，相對(duì)于傳統(tǒng)激光加工設(shè)備，飛秒激光由于脈沖時(shí)間極短，被加工物體不會(huì)被加熱，特別適合加工30微米以下的高精度小孔。對(duì)于飛秒激光而言，脈沖作用時(shí)間已經(jīng)實(shí)際小于1ps，電子沒有足夠的時(shí)間將能量傳遞給晶格。從而在材料表面生成眾多等離子體，能量伴隨著材料的去除而消散，因此出現(xiàn)強(qiáng)烈的燒蝕效果。用飛秒激光進(jìn)行加工，激光脈沖能量極快地注入很小的作用區(qū)域，瞬間高能量密度沉積使電子吸收和運(yùn)動(dòng)方式發(fā)生變化，從根本上改變了激光與物質(zhì)相互作用機(jī)制。廣東超快飛秒激光精密制造