廣東自動(dòng)化飛秒激光精密制造

基于“冷加工”特性，飛秒激光展現(xiàn)出以下強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)：4. 獨(dú)特的三維內(nèi)部加工能力對(duì)于透明材料，飛秒激光可以精確地將能量聚焦在材料內(nèi)部任意一點(diǎn)，只在該焦點(diǎn)處產(chǎn)生非線(xiàn)性吸收和改性，而不會(huì)損傷表面和傳輸路徑。這是其他任何加工技術(shù)都無(wú)法比擬的。應(yīng)用：制造三維光存儲(chǔ)器件、微流控芯片、光子器件。5. 可控的加工深度與小損傷閾值通過(guò)精確脈沖能量，可以實(shí)現(xiàn) “閾值加工” 。只有能量密度超過(guò)閾值的焦點(diǎn)中心區(qū)域才會(huì)被去除，能量略低的周?chē)鷧^(qū)域完好無(wú)損。這使得加工過(guò)程可控性極強(qiáng)，重復(fù)性高。6. 極好的脈沖一致性飛秒激光通常由鎖模技術(shù)產(chǎn)生，脈沖序列具有極好的時(shí)域和空域穩(wěn)定性。應(yīng)用：在基礎(chǔ)科研中作為超快探測(cè)的“閃光燈”，用于研究化學(xué)反應(yīng)的過(guò)渡態(tài)、電子的超快動(dòng)力學(xué)等。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(chǎn)生汽化現(xiàn)象并加工孔的技術(shù)。廣東自動(dòng)化飛秒激光精密制造

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)。韓國(guó)加工飛秒激光陣列遮罩板飛秒，是一種時(shí)間單位，等于10-15秒，即1/1,000,000,000,000,000秒。

飛秒激光的運(yùn)用，本質(zhì)上是將“時(shí)間”作為一種全新的、強(qiáng)大的加工維度引入工業(yè)與科學(xué)。 趨勢(shì)：功率更高、速度更快：向高平均功率、高重復(fù)頻率發(fā)展，滿(mǎn)足工業(yè)大規(guī)模量產(chǎn)需求。成本下降：主要器件（如飛秒激光器）成本降低，將推動(dòng)其向更大的工業(yè)領(lǐng)域滲透。智能化與集成化：與機(jī)器人、在線(xiàn)監(jiān)測(cè)、人工智能結(jié)合，實(shí)現(xiàn)智能自適應(yīng)加工。新應(yīng)用場(chǎng)景拓展：在量子技術(shù)、腦科學(xué)、深空探測(cè)等前沿領(lǐng)域的應(yīng)用方興未艾。挑戰(zhàn)：初始高：系統(tǒng)和維護(hù)成本仍高于傳統(tǒng)激光。工藝開(kāi)發(fā)復(fù)雜：需要深入理解光與材料的非線(xiàn)性相互作用，工藝窗口需精細(xì)優(yōu)化。加工效率瓶頸：對(duì)于大面積加工，其“點(diǎn)掃描”模式效率仍待提升。

飛秒激光是一種脈沖持續(xù)時(shí)間在飛秒量級(jí)的超短脈沖激光。它不是連續(xù)的光束，而是一連串能量極高、時(shí)間極短的“光針”。屬于非線(xiàn)性吸收。在極高的峰值功率密度下，材料同時(shí)吸收多個(gè)光子，電子被瞬間激發(fā)，原子間的鍵結(jié)被直接破壞，材料直接從固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈入x子體態(tài)并瞬間汽化消散。這個(gè)過(guò)程發(fā)生在皮秒量級(jí)，熱量根本來(lái)不及向周?chē)鷤鲗?dǎo)。飛秒激光是一種“更快的激光”，它通過(guò)駕馭光在時(shí)間維度的極限，為我們打開(kāi)了一扇全新的大門(mén)。并將持續(xù)在未來(lái)科技中扮演關(guān)鍵角色。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(diǎn)。

飛秒激光開(kāi)啟了“無(wú)刀手術(shù)”時(shí)代。眼科手術(shù)（：LASIK手術(shù)（飛秒激光制瓣）：替代傳統(tǒng)的機(jī)械角膜刀，制作更好、更平滑的角膜瓣，安全性更高。全飛秒SMILE手術(shù)：直接在角膜基質(zhì)層內(nèi)進(jìn)行透鏡狀切割，然后通過(guò)微切口取出，實(shí)現(xiàn)了真正的“微創(chuàng)”。白內(nèi)障手術(shù)（飛秒激光輔助）：用于精確制作角膜切口、撕裂囊和前囊膜切開(kāi)、預(yù)劈核，大幅提高手術(shù)的可預(yù)測(cè)性。細(xì)胞與神經(jīng)科學(xué)：雙光子顯微成像：利用飛秒激光進(jìn)行深層的高分辨率、無(wú)損傷三維成像。光鑷與細(xì)胞手術(shù)：操縱細(xì)胞、細(xì)胞器，甚至進(jìn)行細(xì)胞內(nèi)手術(shù)。外科手術(shù)：可用于極精密的切割，出血少，愈合快。飛秒激光適用于在各類(lèi)金屬、非金屬、復(fù)合材料等多種材料上進(jìn)行盲孔/異型孔等結(jié)構(gòu)的可控錐度精細(xì)加工。韓國(guó)加工飛秒激光陣列遮罩板

在激光切割行業(yè)中，適合于超薄金屬箔材料切割的種類(lèi)也分為納秒紫外激光切割以及飛秒激光器切割等。廣東自動(dòng)化飛秒激光精密制造

傳統(tǒng)激光（納秒、微秒脈沖）依靠“熱積累”：激光能量被材料吸收，轉(zhuǎn)化為熱量，通過(guò)熱傳導(dǎo)熔化、蒸發(fā)材料。這個(gè)過(guò)程不可避免地會(huì)產(chǎn)生熱影響區(qū)，包括熔融殘留、微裂紋、熱應(yīng)力變形和材料性質(zhì)改變。飛秒激光則依靠“非線(xiàn)性冷燒蝕”：時(shí)間極短（飛秒量級(jí)）：激光脈沖作用時(shí)間遠(yuǎn)小于材料中能量轉(zhuǎn)移到晶格（即轉(zhuǎn)化為熱）所需的時(shí)間（皮秒量級(jí)）。強(qiáng)度極高：超高功率密度直接導(dǎo)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(shí)間內(nèi)迅速膨脹并消散，帶走了絕大部分能量，未來(lái)得及將能量傳遞給周?chē)牧?。結(jié)果：材料直接被“移走”，實(shí)現(xiàn)“冷加工”。加工邊緣清晰、無(wú)熔渣、無(wú)熱損傷層，基本保持了材料的原始性質(zhì)。廣東自動(dòng)化飛秒激光精密制造