飛秒激光之所以能大量滲透,根源在于其超短脈沖(10?1?秒)特性所帶來(lái)的根本性?xún)?yōu)勢(shì):突破衍射極限的精度:通過(guò)多光子非線(xiàn)性效應(yīng),加工區(qū)域可遠(yuǎn)小于光斑尺寸,實(shí)現(xiàn)納米級(jí)精度。真正的“冷加工”:能量在熱量擴(kuò)散前瞬間沉積,材料直接氣化,幾乎無(wú)熱影響區(qū)、無(wú)熔渣、無(wú)微裂紋。普適性材料加工:對(duì)幾乎任何材料(金屬、玻璃、陶瓷、藍(lán)寶石、塑料、)都有用,尤其擅長(zhǎng)加工傳統(tǒng)方法難以處理的高硬度、高脆性、高熔點(diǎn)材料。三維內(nèi)部加工:在焦點(diǎn)處產(chǎn)生非線(xiàn)性效應(yīng),可在透明材料內(nèi)部進(jìn)行三維選擇性改性、雕刻與存儲(chǔ)。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。上海微米級(jí)飛秒激光拋光

飛秒激光技術(shù)它從根本上改變了光與物質(zhì)相互作用的方式,實(shí)現(xiàn)了從“熱加工”到“冷加工”的跨越。從讓你清晰視界的眼科手術(shù),到驅(qū)動(dòng)未來(lái)計(jì)算的集成光芯片,再到探索物質(zhì)基本運(yùn)動(dòng)規(guī)律的科學(xué)工具,飛秒激光正以其無(wú)可比擬的精度和靈活性,深度塑造著現(xiàn)代科技與工業(yè)的格局。飛秒激光是一種超短脈沖激光。“飛秒”是時(shí)間單位,1飛秒 = 10?1? 秒(千萬(wàn)億分之一秒)。作為對(duì)比,一飛秒與一秒的比值,大約相當(dāng)于一秒與3170萬(wàn)年的比值。飛秒激光的超短脈沖特性,使其能量在材料熱擴(kuò)散之前就已結(jié)束作用,實(shí)現(xiàn) “冷加工” 。廣東微米級(jí)飛秒激光超快激光可以使材料發(fā)生多光子吸收,可以突破光學(xué)衍射極限進(jìn)行加工。

飛秒激光作用于金屬和非金屬加工時(shí)原理完全不同,金屬表面存在大量的自由電子,當(dāng)激光照射金屬表面時(shí),自由電子會(huì)瞬間被加熱,數(shù)十飛秒內(nèi)讓電子電子發(fā)生碰撞,自由電子將能量傳道給晶格,形成開(kāi)孔。但由于自由電子碰撞的能量要比離子小的多,所以傳導(dǎo)能量需要較長(zhǎng)時(shí)間,但目前該難題已被我國(guó)科學(xué)家攻克。在飛秒激光作用于非金屬材料時(shí),由于材料表面自由電子較少,激光照射時(shí)先要使得材料表面電離,進(jìn)而產(chǎn)生自由電子,剩下的環(huán)節(jié)與金屬材料一致。飛秒激光加工微孔時(shí),在初級(jí)階段先形成一個(gè)小坑,隨著脈沖數(shù)量的增多,坑深度不斷增加,但隨著深度的增加,坑底的碎屑飛出的難度也越來(lái)越大,導(dǎo)致激光向底部傳播的能量越來(lái)越少,*終達(dá)到深度不可增加的飽和狀態(tài),即打完一個(gè)微孔。
飛秒激光本身就是科學(xué)發(fā)現(xiàn)的工具,并不斷催生新科學(xué)。超快科學(xué):飛秒化學(xué):觀測(cè)化學(xué)反應(yīng)的中間過(guò)程與過(guò)渡態(tài)(獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng))。凝聚態(tài)物理:研究高溫超導(dǎo)、拓?fù)洳牧现械某祀娮觿?dòng)力學(xué)。極端條件創(chuàng)造:激光粒子加速:在桌面尺度產(chǎn)生高能電子/質(zhì)子束,用于放療和基礎(chǔ)物理研究。阿秒科學(xué):飛秒激光是產(chǎn)生阿秒脈沖(10?1?秒)的“引擎”,用于實(shí)時(shí)觀測(cè)原子內(nèi)電子的運(yùn)動(dòng)。精密測(cè)量:飛秒光頻梳(獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)):提供好的的“光尺”和“光鐘”,用于時(shí)間基準(zhǔn)、、溫室氣體檢測(cè)等。激光鉆孔是一種非接觸式孔加工工藝,使用高度集中的光束在從金屬到非金屬和聚合物等各種材料上鉆孔。

金屬纖維是由金屬材料制成的纖維狀物體。與傳統(tǒng)的金屬材料相比,金屬纖維具有更高的表面積密度和更大的比表面積,因此在一些特定的應(yīng)用領(lǐng)域具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。金屬纖維的種類(lèi)和特性取決于所選用的金屬材料,常見(jiàn)的金屬纖維包括不銹鋼纖維、銅纖維、鋁纖維等。這些金屬纖維可以單獨(dú)使用,也可以與其他材料結(jié)合,如聚合物、陶瓷等,以滿(mǎn)足特定應(yīng)用的要求。飛秒激光微納加工是一種先進(jìn)的制造技術(shù),可以用于加工金屬、陶瓷、玻璃等材料,特別是用于制造微納米級(jí)別的結(jié)構(gòu)。金屬纖維薄片是一種復(fù)雜結(jié)構(gòu),需要高精度的加工技術(shù)。飛秒激光微納加工的原理是利用飛秒激光脈沖的極短時(shí)間特性,將能量聚焦在非常小的區(qū)域內(nèi),使材料發(fā)生非常快速的變化,從而實(shí)現(xiàn)微米甚至納米級(jí)別的加工精度。短脈沖飛秒激光切割機(jī)更強(qiáng)穩(wěn)定性,切割面熱效應(yīng)極小,應(yīng)用于高分子材料,熱敏陶瓷,截面平整光滑。北京高精密飛秒激光精密制造
飛秒激光作為超短脈沖激光的典型,具有超短脈寬、超高峰值功率的特點(diǎn)。上海微米級(jí)飛秒激光拋光
飛秒激光技術(shù)幾乎無(wú)限的材料普適性可加工材料清單幾乎不受限:金屬、合金、半導(dǎo)體、聚合物、陶瓷、玻璃、晶體、鉆石。只需調(diào)整激光參數(shù)(能量、脈沖數(shù)、波長(zhǎng)),即可找到合適的加工窗口。精密加工中的關(guān)鍵工藝參數(shù)為了實(shí)現(xiàn)比較好加工效果,必須精確:脈沖能量:決定單次燒蝕的強(qiáng)度和深度。重復(fù)頻率:決定加工速度和熱積累程度(高重復(fù)頻率下仍需注意熱管理)。脈沖持續(xù)時(shí)間:更短的脈寬通常意味著更小的熱影響。掃描速度與策略:影響加工效率和表面質(zhì)量。光束質(zhì)量與聚焦系統(tǒng):決定小的可加工特征和加工精度。環(huán)境:有時(shí)需要在真空或特定氣體中進(jìn)行,以避免等離子體效應(yīng)或氧化。上海微米級(jí)飛秒激光拋光