高精密飛秒激光超細(xì)孔

飛秒激光是一種以 “飛秒” 為脈沖寬度（1飛秒=10?1?秒，即千萬(wàn)億分之一秒）的超快、強(qiáng)脈沖激光。使其在精密加工、科研等領(lǐng)域帶來(lái)了主要的突破。這是飛秒激光成熟和廣泛的應(yīng)用之一，太赫茲波產(chǎn)生與探測(cè)：飛秒激光是產(chǎn)生和探測(cè)太赫茲波的主要泵浦源，用于無(wú)損檢測(cè)、安全成像、物質(zhì)光譜分析等。精密測(cè)量：基于飛秒光頻梳技術(shù)（另一項(xiàng)諾貝爾獎(jiǎng)成果），可以用于距離測(cè)量、光學(xué)時(shí)鐘、光譜定標(biāo)等，精度達(dá)到納米甚至更高。文物保護(hù)與修復(fù)：可以極其精細(xì)地除去藝術(shù)品表面的污染物層，而不損傷下層寶貴的原始材料。飛秒激光尤其適合加工藍(lán)寶石、玻璃、陶瓷等脆性材料和熱敏性材料，因此適合于電子產(chǎn)業(yè)微細(xì)加工行業(yè)應(yīng)用。高精密飛秒激光超細(xì)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(xiě)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。自動(dòng)化飛秒激光精密噴嘴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。

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，能量略低的周圍區(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。

飛秒激光技術(shù)新材料與新工藝的開(kāi)拓突破：成功應(yīng)用于傳統(tǒng)激光難以加工的超硬、超脆、高反、高導(dǎo)材料，如金剛石、藍(lán)寶石、碳化硅、石墨烯、透明導(dǎo)電薄膜等。應(yīng)用案例：寬禁帶半導(dǎo)體：SiC、GaN的晶圓隱形切割與表面結(jié)構(gòu)化。醫(yī)療植入體：在鈦合金、可降解鎂合金表面制造促進(jìn)骨結(jié)合的微納結(jié)構(gòu)。新能源：鋰電池極片的極耳切割（無(wú)毛刺、無(wú)熱影響，防止短路）、薄膜太陽(yáng)能電池的圖案化。智能化與在線監(jiān)控突破：集成機(jī)器視覺(jué)、人工智能算法和等離子體發(fā)光/聲波在線監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)加工過(guò)程的實(shí)時(shí)反饋與自適應(yīng)控制。意義：確保了大規(guī)模生產(chǎn)中加工結(jié)果的一致性和高良率，是走向智能化制造的標(biāo)志。飛秒激光可以加工所有材料（金屬、半導(dǎo)體、玻璃和陶瓷），包括透明材料，因此也可用于鉆孔、開(kāi)槽和切割。

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。對(duì)于飛秒激光而言，脈沖作用時(shí)間已經(jīng)實(shí)際小于1 ps，電子沒(méi)有足夠的時(shí)間將能量傳遞給晶格。廣東微米級(jí)飛秒激光打孔

超快飛秒激光切割機(jī)適用于超薄金屬銅箔、鋁箔、不銹鋼箔、等材料微細(xì)精密加工，切割無(wú)變形、精度高。高精密飛秒激光超細(xì)孔

飛秒激光技術(shù)未來(lái)突破方向展望“速度”與“精度”的再平衡：通過(guò)多光束并行加工（如利用空間光調(diào)制器）、超快掃描等技術(shù)，在保持納米級(jí)精度的同時(shí)，將加工速度再提升1-2個(gè)數(shù)量級(jí)。多功能集成：將飛秒激光的加工、成像、光譜分析功能集成于單一平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)“加工-檢測(cè)-修正”一體化。新物理效應(yīng)探索：利用極端參數(shù)飛秒激光，探索光與物質(zhì)相互作用的新機(jī)理，如激光誘導(dǎo)周期性表面結(jié)構(gòu)的新機(jī)制，并反向指導(dǎo)新加工工藝的開(kāi)發(fā)。成本持續(xù)下降：隨著市場(chǎng)規(guī)模擴(kuò)大和技術(shù)成熟，系統(tǒng)成本有望進(jìn)一步降低，滲透到更多中好的制造業(yè)領(lǐng)域。高精密飛秒激光超細(xì)孔