飛秒激光加工技術具有以下特點:高精度:飛秒激光加工具有極高的加工精度,能夠實現微納米級別的加工。非接觸加工:激光加工是一種非接觸加工技術,可以避免材料表面的污染和損傷。適用性廣:飛秒激光加工技術適用于多種材料,包括金屬、陶瓷、玻璃等。靈活性:可以通過調整激光參數和加工路徑來實現對不同形狀和尺寸的加工。低熱影響區(qū):由于加工時間極短,熱影響區(qū)非常小,可以減少或避免材料的熱損傷。對于金屬纖維薄片的加工,飛秒激光微納加工技術可以實現精確的切割、微孔加工、表面微結構刻蝕等。這種技術在微電子器件、光學器件、生物醫(yī)學器件等領域具有重要的應用價值。飛秒激光的脈沖寬度極短,峰值功率極高,利用飛秒激光加工金屬具有熱影響區(qū)小、加工精度高等優(yōu)點。上海高精度飛秒激光真空板

飛秒激光是一種以 “飛秒” 為脈沖寬度(1飛秒=10?1?秒,即千萬億分之一秒)的超快、強脈沖激光。使其在精密加工、科研等領域帶來了主要的突破。這是飛秒激光成熟和廣泛的應用之一,太赫茲波產生與探測:飛秒激光是產生和探測太赫茲波的主要泵浦源,用于無損檢測、安全成像、物質光譜分析等。精密測量:基于飛秒光頻梳技術(另一項諾貝爾獎成果),可以用于距離測量、光學時鐘、光譜定標等,精度達到納米甚至更高。文物保護與修復:可以極其精細地除去藝術品表面的污染物層,而不損傷下層寶貴的原始材料。上海飛秒激光切割飛秒激光加工技術可對PCD、PCBN、陶瓷、硬質合金、不銹鋼、熱處理鋼、鉬等各種材質的產品進行細孔加工。

飛秒激光技術是一項通過“鎖?!碑a生并利用“啁啾脈沖放大”提升能量的方法,創(chuàng)造出持續(xù)時間極短、峰值功率極高的光脈沖,并利用其與物質發(fā)生的超快、非線性、非熱學相互作用,從而實現極限精度的測量、加工與操控的光電系統工程技術。 它不僅是工具,更是推動物理學、化學、工程學前沿探索的“探針”與“利刃”。技術特點總結極限的時間把控:主動操控飛秒量級的光脈沖。極限的空間精度:通過非線性效應,將加工區(qū)域限制在焦點體積內,實現亞波長尺度加工。極限的峰值功率:能產生地球上強的光電場,用于研究極端物理條件。材料普適性:通過多光子過程,可處理從金屬到透明介質的各類材料。高度的靈活性:脈沖能量、重復頻率、波長、脈沖形狀均可根據應用進行定制。
飛秒激光技術優(yōu)勢與面臨的挑戰(zhàn)優(yōu)勢總結:表較高精度:亞微米至納米級特征尺寸。表較高質量:無熱損傷,邊緣質量好。表較大靈活性:3D內部加工,材料普適性強。非接觸、無工具磨損。挑戰(zhàn)與未來方向:成本:飛秒激光器及配套系統昂貴。效率:雖然單點精度極高,但大面積加工的效率仍是大規(guī)模生產的瓶頸。并行加工(如空間光調制器分束)是重要發(fā)展方向。工藝復雜性:需要深厚的知識進行參數優(yōu)化和路徑規(guī)劃。過程監(jiān)測:開發(fā)實時反饋系統,確保加工的一致性和可靠性。飛秒激光主要應用領域集中在脆性材料加工,諸如手機LCD屏異形切割、手機攝像頭藍寶石蓋板切割等。

飛秒激光之所以能大量滲透,根源在于其超短脈沖(10?1?秒)特性所帶來的根本性優(yōu)勢:突破衍射極限的精度:通過多光子非線性效應,加工區(qū)域可遠小于光斑尺寸,實現納米級精度。真正的“冷加工”:能量在熱量擴散前瞬間沉積,材料直接氣化,幾乎無熱影響區(qū)、無熔渣、無微裂紋。普適性材料加工:對幾乎任何材料(金屬、玻璃、陶瓷、藍寶石、塑料、)都有用,尤其擅長加工傳統方法難以處理的高硬度、高脆性、高熔點材料。三維內部加工:在焦點處產生非線性效應,可在透明材料內部進行三維選擇性改性、雕刻與存儲。飛秒激光鉆孔是一種使用高功率相干激光束快速加熱材料以產生汽化現象并加工孔的技術。廣東半導體飛秒激光COF Bonding Tool
對于飛秒激光而言,脈沖作用時間已經實際小于1 ps,電子沒有足夠的時間將能量傳遞給晶格。上海高精度飛秒激光真空板
傳統激光(納秒、微秒脈沖)依靠“熱積累”:激光能量被材料吸收,轉化為熱量,通過熱傳導熔化、蒸發(fā)材料。這個過程不可避免地會產生熱影響區(qū),包括熔融殘留、微裂紋、熱應力變形和材料性質改變。飛秒激光則依靠“非線性冷燒蝕”:時間極短(飛秒量級):激光脈沖作用時間遠小于材料中能量轉移到晶格(即轉化為熱)所需的時間(皮秒量級)。強度極高:超高功率密度直接導致材料發(fā)生多光子吸收/隧道電離,電子被瞬間剝離,形成高度電離的等離子體。等離子體膨脹與消散:等離子體在極短時間內迅速膨脹并消散,帶走了絕大部分能量,未來得及將能量傳遞給周圍材料。結果:材料直接被“移走”,實現“冷加工”。加工邊緣清晰、無熔渣、無熱損傷層,基本保持了材料的原始性質。上海高精度飛秒激光真空板