實(shí)現(xiàn)飛秒激光的主要技術(shù)是 “鎖模技術(shù)”。原理:通過某種方法(如可飽和吸收體)讓激光諧振腔內(nèi)成千上萬個(gè)不同縱模的相位鎖定一致,使它們發(fā)生相干疊加,從而產(chǎn)生周期性的超短脈沖序列。典型激光器:摻鈦藍(lán)寶石晶體激光器是產(chǎn)生飛秒脈沖的主流介質(zhì)。光纖飛秒激光器因其緊湊、穩(wěn)定也逐漸普及。飛秒激光技術(shù)是人類操控光與物質(zhì)相互作用的體現(xiàn)之一。 它憑借超短的時(shí)間尺度和超高的空間精度,打破了傳統(tǒng)加工的物理限制,開啟了 “冷”、“精”、“韌” 的制造新范式。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。廣東韓國加工飛秒激光相機(jī)模組鏡頭切割器

飛秒激光技術(shù)脈沖能量與峰值功率的極限挑戰(zhàn)突破:啁啾脈沖放大技術(shù)(CPA,獲2018年諾貝爾物理學(xué)獎)是根本性突破。它使飛秒激光的峰值功率達(dá)到了 “拍瓦”級(10^15瓦),聚焦后的光強(qiáng)超過太陽中心強(qiáng)度。意義:開啟了強(qiáng)場物理與激光粒子加速等前沿研究,為產(chǎn)生阿秒脈沖、激光核聚變等提供了可能。脈沖寬度向“阿秒”進(jìn)軍突破:飛秒激光作為驅(qū)動源,通過高次諧波產(chǎn)生等技術(shù),已能穩(wěn)定產(chǎn)生 “阿秒”脈沖(1阿秒=10^-18秒)。意義:開啟了 “阿秒科學(xué)” 新紀(jì)元,使得直接觀測原子內(nèi)電子的超快運(yùn)動成為現(xiàn)實(shí),這是人類對微觀世界時(shí)間尺度的認(rèn)知。廣東代工飛秒激光分度盤使用YAG激光器的脈沖持續(xù)時(shí)間較長,為 ~20ns(1ns=10-9s),會導(dǎo)致熱影響區(qū)和激光處理區(qū)域周圍出現(xiàn)裂紋。

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(qiáng)脈沖激光。使其在精密加工、科研等領(lǐng)域帶來了主要的突破。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:飛秒激光是產(chǎn)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(zhì)光譜分析等。精密測量:基于飛秒光頻梳技術(shù)(另一項(xiàng)諾貝爾獎成果),可以用于距離測量、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。
飛秒激光的運(yùn)用,本質(zhì)上是人類在時(shí)間和能量把控能力上的一次飛躍。在產(chǎn)業(yè)界,它是實(shí)現(xiàn)精度、零損傷加工的利器,正在重塑制造的工藝極限。在科學(xué)界,它既是創(chuàng)造極端條件的“引擎”,又是觀測快過程的“超高速攝像機(jī)”,不斷拓展人類認(rèn)知的邊界。在醫(yī)界,它已成為提升手術(shù)安全性與效果的“黃金標(biāo)準(zhǔn)”。從微觀的電子運(yùn)動到宏觀的工業(yè)制造,飛秒激光的運(yùn)用正深刻地改變著我們認(rèn)識世界和改造世界的方式。運(yùn)用原理回顧:三大特性決定三大方向在理解具體運(yùn)用前,必須重溫其物理基礎(chǔ):“冷”加工:能量在熱量擴(kuò)散前瞬間移除材料 → 用于需要超高精度、零熱損傷的場合。“強(qiáng)”加工:極高的峰值功率可擊穿任何物質(zhì),產(chǎn)生極端條件 → 用于創(chuàng)造新物態(tài)、驅(qū)動核反應(yīng)、產(chǎn)生新型光源?!皽?zhǔn)”測量:脈沖本身是“快的時(shí)間標(biāo)尺” → 用于探測分子、原子、電子層面的超快動態(tài)過程。飛秒激光可用于微型器件制造、納米材料加工等方面;在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域,飛秒激光可以用于眼科手術(shù),切割角膜組織。

飛秒激光 是一種脈沖寬度在飛秒級別的超短脈沖激光。1飛秒 = 10?1? 秒,即一千萬億分之一秒。這是一個(gè)比分子振動、電子轉(zhuǎn)移還要快的時(shí)間尺度。因其脈沖極短,具有兩個(gè)特征:極高的峰值功率:即使單脈沖能量很小,但因時(shí)間極短,其瞬時(shí)功率(能量/時(shí)間)可輕松達(dá)到太瓦(1012瓦)甚至拍瓦(101?瓦) 級別,相當(dāng)于全球電網(wǎng)總功率的數(shù)百倍集中在一個(gè)針尖上。極低的單脈沖能量和超快作用過程:與材料相互作用的時(shí)間遠(yuǎn)小于熱擴(kuò)散的時(shí)間?;谶@兩個(gè)特征,飛秒激光與物質(zhì)相互作用遵循 “冷加工”或“非線性吸收” 機(jī)制,這是其所有顛覆性應(yīng)用的物理基礎(chǔ)。相對于傳統(tǒng)激光加工設(shè)備,飛秒激光由于脈沖時(shí)間極短,被加工物體不會被加熱,適合加工30微米以下的小孔。廣東飛秒激光異形孔
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)。廣東韓國加工飛秒激光相機(jī)模組鏡頭切割器
飛秒激光技術(shù)激光器本身的性能突破平均功率與重復(fù)頻率的飆升早期:飛秒激光器多為低重復(fù)頻率(kHz量級)、低平均功率(瓦級)的科研儀器。突破:得益于薄片碟片、光纖和InnoSlab等新技術(shù)的成熟,高功率飛秒激光器已成為工業(yè)主流。平均功率從數(shù)十瓦躍升至數(shù)百瓦甚至千瓦級,重復(fù)頻率可達(dá)MHz(兆赫茲)量級。意義:實(shí)現(xiàn)了從“精密雕刻”到“精密制造”的跨越。高重復(fù)頻率意味著單位時(shí)間內(nèi)更多的有效脈沖,加工效率提升了幾十到上百倍,使得飛秒激光大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用(如面板玻璃切割、新能源電池加工)成為可能。廣東韓國加工飛秒激光相機(jī)模組鏡頭切割器