超精密飛秒激光異形孔

飛秒激光技術(shù)正朝著 “更快、更強(qiáng)、更小、更便宜” 的方向發(fā)展：成本降低： 隨著技術(shù)進(jìn)步和商業(yè)化，正從實(shí)驗(yàn)室走向更廣的工業(yè)應(yīng)用。功率提升： 向拍瓦級(jí)甚至更高功率發(fā)展，用于模擬宇宙極端物理?xiàng)l件。系統(tǒng)集成化： 開(kāi)發(fā)更緊湊、穩(wěn)定的工業(yè)級(jí)飛秒激光器?？偠灾?，飛秒激光是一種“更快的激光”，它是一種全新的物質(zhì)相互作用工具。它讓我們能夠以難以置信的精度操縱物質(zhì)，并以前所未有的時(shí)間分辨率觀察自然界的超快過(guò)程，是制造、前沿科學(xué)和未來(lái)產(chǎn)業(yè)的主要引擎之一。飛秒激光通過(guò)透鏡聚焦激光可獲得高激光強(qiáng)度，因此只能在焦點(diǎn)附近形成微結(jié)構(gòu)。超精密飛秒激光異形孔

這是飛秒激光成熟和廣泛的應(yīng)用之一。脆性材料加工：在藍(lán)寶石玻璃（手機(jī)屏幕、攝像頭保護(hù)蓋）、特種玻璃、陶瓷上鉆孔、切割、刻劃。無(wú)崩邊、無(wú)裂紋，良品率高。金屬微加工：為航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片制作高效的激光誘導(dǎo)周期表面結(jié)構(gòu)，降低阻力；制造精密燃油噴嘴微孔；支架切割。透明材料內(nèi)部三維加工：利用其非線性效應(yīng)，在焦點(diǎn)處發(fā)生作用，可以在透明材料（如玻璃、晶體）內(nèi)部進(jìn)行選擇性改性、寫入波導(dǎo)、制作微流道、存儲(chǔ)三維數(shù)據(jù)。這是其他激光無(wú)法做到的。太陽(yáng)能電池：用于晶硅太陽(yáng)能電池的選擇性摻雜和邊緣隔離。上海高效飛秒激光COF Bonding Tool飛秒激光幾乎可以加工任何材料，但受到激光發(fā)射器功率的限制，激光工藝可加工的材料以非金屬材料為主。

飛秒激光的強(qiáng)大能力源于其極短的脈沖時(shí)間和極高的峰值功率。超高峰值功率：雖然單個(gè)脈沖的能量可能不高（毫焦耳量級(jí)），但由于能量被壓縮在極短的時(shí)間內(nèi)釋放，其瞬時(shí)功率（峰值功率）可以輕松達(dá)到太瓦（1012 瓦）甚至拍瓦（101? 瓦），相當(dāng)于全球電網(wǎng)總功率的數(shù)百倍。超快相互作用：脈沖作用時(shí)間遠(yuǎn)小于材料中能量擴(kuò)散（熱傳導(dǎo)、等離子體擴(kuò)散等）所需的時(shí)間（皮秒-納秒量級(jí)）。非線性效應(yīng)主導(dǎo)：極高的光強(qiáng)使得激光與物質(zhì)的相互作用從常見(jiàn)的線性吸收（如熱效應(yīng)）轉(zhuǎn)變?yōu)槎喙庾游铡⑺淼离婋x等非線性過(guò)程。

與傳統(tǒng)的連續(xù)激光或納秒/皮秒脈沖激光相比，飛秒激光的優(yōu)勢(shì)在于：幾乎無(wú)熱影響區(qū)：能量在材料晶格熱化并擴(kuò)散到周圍區(qū)域之前，作用過(guò)程就已結(jié)束。材料直接被“電離-蒸發(fā)”或發(fā)生非線性破壞，沒(méi)有熔化、再凝固、微裂紋、熱變形，實(shí)現(xiàn)了真正的“冷”加工。極高的加工精度：加工區(qū)域可以突破光學(xué)衍射極限，達(dá)到亞微米甚至納米級(jí)別，因?yàn)橹挥屑す饨裹c(diǎn)中心強(qiáng)度足夠高才能引發(fā)非線性效應(yīng)?？杉庸と魏尾牧希浩錁O高的峰值功率足以打破任何材料的化學(xué)鍵（金屬、陶瓷、玻璃、藍(lán)寶石、鉆石、聚合物），實(shí)現(xiàn)“一法通用”。極少的再鑄層和碎屑：材料主要以等離子體或氣相形式被移除，表面干凈。內(nèi)部三維加工能力：對(duì)于透明材料（如玻璃），激光可以無(wú)損地穿過(guò)，只在焦點(diǎn)處產(chǎn)生破壞，從而實(shí)現(xiàn)材料內(nèi)部的任意三維微結(jié)構(gòu)制造。利用飛秒激光在合適的工藝參數(shù)下能加工出重鑄層和微裂紋極少的高質(zhì)量微孔。

這是飛秒激光成熟和廣泛的應(yīng)用之一。精密微納加工與工業(yè)制造，脆性材料加工：在藍(lán)寶石玻璃（手機(jī)屏幕、攝像頭保護(hù)蓋）、特種玻璃、陶瓷上鉆孔、切割、刻劃。無(wú)崩邊、無(wú)裂紋，良品率高。金屬微加工：為航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片制作好的的激光誘導(dǎo)周期表面結(jié)構(gòu)，降低阻力；制造精密燃油噴嘴微孔；支架切割。透明材料內(nèi)部三維加工：利用其非線性效應(yīng)，在焦點(diǎn)處發(fā)生作用，可以在透明材料（如玻璃、晶體）內(nèi)部進(jìn)行選擇性改性、寫入波導(dǎo)、制作微流道、存儲(chǔ)三維數(shù)據(jù)。這是其他激光無(wú)法做到的。太陽(yáng)能電池：用于晶硅太陽(yáng)能電池的選擇性摻雜和邊緣隔離。飛秒激光脈沖與材料相互作用時(shí)間在一個(gè)非常短的時(shí)間（飛秒量級(jí)），因此可以實(shí)現(xiàn)材料的冷加工。上海微米級(jí)飛秒激光超精細(xì)

飛秒激光加工不需要工具、加工速度快、表面變形小，可加工各種材料。超精密飛秒激光異形孔

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圍材料。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)。超精密飛秒激光異形孔