高效飛秒激光打孔

飛秒激光技術(shù)目前仍然是一項世界前沿科技。雖然在各個領(lǐng)域已經(jīng)發(fā)揮了各種重要的作用，但我們對它的探索與發(fā)展仍然不能停歇。雖然飛秒激光鉆孔技術(shù)擁有如此神奇的魔力，但其開發(fā)難度也是非常大的，特別是進(jìn)行系統(tǒng)集成化、技術(shù)工程化的努力遭遇了各種困難，輸出功率也有限制。此外，如何能形成一套完整的微孔加工工業(yè)也是世界性難題，但通過我國科學(xué)家的努力，不但實現(xiàn)了該系統(tǒng)的實用化和集成化，還發(fā)明出了螺旋加工工藝，可以私人訂制不同形狀的微孔，可以說是達(dá)到了國際認(rèn)可的水平。飛秒激光脈沖與材料相互作用時間在一個非常短的時間（飛秒量級），因此可以實現(xiàn)材料的冷加工。高效飛秒激光打孔

激光是作為繼原子能、計算機(jī)、半導(dǎo)體之后，人類的又一重大發(fā)明。激光是指原子受激輻射產(chǎn)生的光，具有高亮度、高方向性、高單色性和高相干性的特性。激光的良好性能使其在工業(yè)、通信、醫(yī)學(xué)、等領(lǐng)域具備較高的應(yīng)用高價值。飛秒激光精細(xì)微加工領(lǐng)域技術(shù)門檻高，涉足企業(yè)不多，公司競爭力強(qiáng)勁。激光行業(yè)中宏觀加工市場規(guī)模較大，參與競爭的企業(yè)數(shù)量較多。激光精細(xì)微加工領(lǐng)域技術(shù)門檻較高，起步較晚，參與競爭的企業(yè)數(shù)量較少。飛秒激光微加工是通過高光子能量或者高峰值功率和物質(zhì)發(fā)生相互作用，可以在很短的時間內(nèi)將物質(zhì)的分子健直接破壞從而改變局部材料的特性而實現(xiàn)加工目的。微米級飛秒激光鏡頭夾持器飛秒激光鉆孔，就是使用頻率非常高的激光對材料進(jìn)行鉆孔。

PDMS膜指的是聚二甲基硅氧烷（Polydimethylsiloxane）薄膜。PDMS是一種無機(jī)硅基聚合物，也被稱為硅橡膠。PDMS薄膜通常具有柔軟、透明、化學(xué)惰性和良好的機(jī)械性能等特點(diǎn)，因此在許多應(yīng)用領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。PDMS膜常用于微流體芯片、生物醫(yī)學(xué)器械、微型傳感器、微流控系統(tǒng)以及柔性電子器件等領(lǐng)域。在這些應(yīng)用中，PDMS膜通常被用作基底或隔離層，具有良好的柔韌性和化學(xué)穩(wěn)定性，可以用于容納生物材料、構(gòu)建微型結(jié)構(gòu)、或作為傳感器的保護(hù)層等。飛秒激光設(shè)備可以用于在PDMS膜上進(jìn)行加工。

飛秒激光技術(shù)在航空發(fā)動機(jī)制造上的應(yīng)用：長久以來，我國發(fā)動機(jī)制造技術(shù)始終是制約航空航天事業(yè)發(fā)展的瓶頸，產(chǎn)品的質(zhì)量不過關(guān)來自兩方面：一是材料技術(shù)；二是材料加工技術(shù)。飛秒激光鉆孔恰恰解決了這個難題！在航空航天領(lǐng)域，燃?xì)鉁u輪是發(fā)動機(jī)的三大關(guān)鍵部件之一，其性能直接決定了發(fā)動機(jī)的好壞。然而航空發(fā)動機(jī)的渦輪葉片工作溫度至少為1400攝氏度，因此必須對高溫部件，尤其是葉片必須使用精確的冷卻技術(shù)。葉片冷卻一般通過大量不同直徑的氣膜孔來實現(xiàn)，孔徑約為100~700微米，且空間分布復(fù)雜，多為斜孔，角度為15°到90°不等，為了提高冷卻效率，開孔形狀往往成扇形或者矩形，這給加工帶來極大的難度。目前主流的方法是高速電火花，但工具電極制造極為困難，加工好的部件易磨損，加工速度慢，排除孔內(nèi)的加工屑比較困難，不易散熱，根本不適合大批量生產(chǎn)。此外，現(xiàn)代發(fā)動機(jī)葉片表面通常要覆蓋一層熱障涂層、一般是陶瓷材料，采用傳統(tǒng)電火花無法加工，是未來先進(jìn)發(fā)動機(jī)制造的關(guān)鍵技術(shù)。隨著未來發(fā)動機(jī)葉片材料逐漸走向非金屬化，電火花加工更不靠譜，而飛秒激光加工具有材料適應(yīng)廣、定位精度高、無機(jī)械變形、無直接接觸等各種優(yōu)點(diǎn)，非常適合加工微型孔。飛秒激光器的波長為800nm，強(qiáng)度不足以在藍(lán)寶石和石英玻璃等透明材料上引起吸附。

由于PDMS膜是一種柔軟、透明、化學(xué)惰性的材料，飛秒激光在其表面進(jìn)行加工時通常具有以下優(yōu)勢：飛秒激光具有極高的空間分辨率和精細(xì)加工能力，可以實現(xiàn)在PDMS膜表面進(jìn)行微小尺度的加工，如微孔、微通道等。飛秒激光的超短脈沖時間意味著加工過程中產(chǎn)生的熱影響區(qū)域非常小，因此可以比較大限度地減少PDMS膜的熱損傷和變形。飛秒激光加工過程中通常不會產(chǎn)生明顯的熔化或燒焦，因此可以保持PDMS膜的表面質(zhì)量和機(jī)械性能。在PDMS膜上，飛秒激光可以進(jìn)行微加工，如微孔鉆孔、微通道切割、微結(jié)構(gòu)刻蝕等。這些加工可以應(yīng)用于微流體芯片、微型生物醫(yī)學(xué)器械、微流控系統(tǒng)等領(lǐng)域，以實現(xiàn)微型結(jié)構(gòu)的制備和功能實現(xiàn)。相對于傳統(tǒng)激光加工設(shè)備，飛秒激光由于脈沖時間極短，被加工物體不會被加熱，適合加工30微米以下的小孔。廣東工業(yè)飛秒激光掩模板

飛秒激光加工的脈沖寬度為飛秒級別，1飛秒為1秒的10的負(fù)十五次方，是通常意義的一千萬億分之一秒。高效飛秒激光打孔

飛秒激光加工作為一種高度精密的加工技術(shù)，已經(jīng)在各種領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，包括微加工、光學(xué)元件制造、醫(yī)療器械、電子器件以及打印機(jī)壓電噴頭等微細(xì)結(jié)構(gòu)的加工。特別是在打印機(jī)壓電噴頭的制造中，飛秒激光加工展現(xiàn)出了獨(dú)特的優(yōu)勢和應(yīng)用潛力。首先，飛秒激光微孔加工具有極高的精度和分辨率。飛秒激光的脈沖寬度極短，通常在飛秒（10^-15秒）級別，這使得它能夠在微觀尺度上實現(xiàn)精確的加工。對于打印機(jī)噴頭這樣的微細(xì)結(jié)構(gòu)，尤其是噴孔、通道等微小部件，飛秒激光能夠?qū)崿F(xiàn)高度精密的加工，確保其尺寸和形狀的準(zhǔn)確性。其次，飛秒激光微孔加工具有較低的熱影響和材料損傷。由于飛秒激光脈沖極短，其能量傳遞給材料的時間極短，因此在加工過程中產(chǎn)生的熱影響非常有限。這可以避免或很大程度地減少材料周圍區(qū)域的熱變形和損傷，從而保證打印機(jī)噴頭微細(xì)結(jié)構(gòu)的形態(tài)和性能穩(wěn)定性。此外，飛秒激光微孔加工還具有材料適用性的特點(diǎn)。它可以加工各種類型的材料，包括金屬、塑料、玻璃、陶瓷等，而且對材料的硬度、導(dǎo)熱性、光學(xué)性質(zhì)等幾乎沒有特殊要求，這使得它在打印機(jī)噴頭的制造中能夠適用于不同材料的加工需求。高效飛秒激光打孔