廣東高精密飛秒激光精密制造

飛秒激光技術(shù)從“二維”到“真三維”制造突破：利用透明材料內(nèi)的非線性吸收，飛秒激光實現(xiàn)了在材料內(nèi)部任意三維空間的選擇性改性。應(yīng)用案例：3D光子芯片與光波導(dǎo)：在玻璃內(nèi)部直寫光路，是未來光計算和量子信息的關(guān)鍵技術(shù)。微流控芯片：制造復(fù)雜的三維化學(xué)分析實驗室。5D光學(xué)數(shù)據(jù)存儲：在石英玻璃中實現(xiàn)海量的數(shù)據(jù)存儲。加工精度突破衍射極限突破：結(jié)合多光子吸收和受激發(fā)射損耗等超分辨技術(shù)，飛秒激光加工的特征尺寸已能穩(wěn)定達到<100納米，甚至達到10納米級別，遠超傳統(tǒng)光學(xué)衍射極限。意義：為納米光子學(xué)、超材料、高密度存儲等納米器件的制備提供了強大工具。飛秒激光在信息儲存和記錄方面有很好的發(fā)展前景。廣東高精密飛秒激光精密制造

飛秒激光與其他激光（如納秒激光）的關(guān)鍵區(qū)別， 加工效果：質(zhì)量與精度納秒激光：副作用明顯：產(chǎn)生熔渣、毛刺、重鑄層（熔化的材料重新凝固）、微裂紋。熱影響區(qū)大：改變了材料性能，可能導(dǎo)致變形。精度受限：熱擴散限制了小特征尺寸。飛秒激光：“干凈”的燒蝕：邊緣清晰銳利，幾乎沒有熱影響區(qū)。無重鑄層和微裂紋：材料直接升華，沒有液態(tài)相。超高精度：加工區(qū)域可小于聚焦光斑，實現(xiàn)亞微米甚至納米級加工?？杉庸ね该鞑牧蟽?nèi)部：利用非線性效應(yīng)，只有在焦點處功率密度足夠高時才會被吸收并改性，從而在透明材料（如玻璃）內(nèi)部進行三維雕刻或制造光波導(dǎo)。北京半導(dǎo)體飛秒激光MLCC輪刀使用YAG激光器的脈沖持續(xù)時間較長，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。這是一個比分子振動、電子轉(zhuǎn)移還要快的時間尺度。因其脈沖極短，具有兩個特征：極高的峰值功率：即使單脈沖能量很小，但因時間極短，其瞬時功率（能量/時間）可輕松達到太瓦（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間遠小于熱擴散的時間。基于這兩個特征，飛秒激光與物質(zhì)相互作用遵循 “冷加工”或“非線性吸收” 機制，這是其所有顛覆性應(yīng)用的物理基礎(chǔ)。

這是飛秒激光的優(yōu)勢。近乎無熱影響區(qū)：原理：飛秒激光將能量在皮秒至飛秒的極短時間內(nèi)注入材料，遠快于材料晶格的熱振動周期（約1-10皮秒）。能量被電子吸收后，材料通過等離子體爆式去除，熱量來不及向周圍擴散。結(jié)果：加工區(qū)域邊緣無熔融、無熱致微裂紋、無材料重鑄層、無熱應(yīng)力變形。這對于脆性材料（玻璃、藍寶石）、高熔點材料和精密部件至關(guān)重要。極高的加工精度和突破衍射極限：原理：其“冷燒蝕”機制依賴于多光子非線性吸收，這種效應(yīng)只在激光焦點中心極小的區(qū)域，光強超過閾值時才發(fā)生。結(jié)果：加工區(qū)域可以遠小于光斑的衍射極限，實現(xiàn)亞微米甚至納米級的加工精度，切口陡直、光滑。飛秒激光器及激光加工設(shè)備已經(jīng)在消費電子觸摸屏模組生產(chǎn)、半導(dǎo)體晶圓劃片等3C制造領(lǐng)域嶄露頭角。

飛秒激光技術(shù)這是一種利用超短脈沖（飛秒量級）激光進行加工、測量的前沿技術(shù)。由于作用時間遠小于材料中熱擴散的時間（皮秒量級），能量在被加工材料吸收后，還來不及通過熱傳導(dǎo)影響周圍區(qū)域，材料就已通過直接電離（多光子吸收/隧道電離） 被去除或改性。這被稱為 “冷加工” 或 “無熱加工”。脈沖能量除以脈沖寬度。由于脈沖極短，即使單脈沖能量為毫焦耳級別，其峰值功率也可輕松達到太瓦（1012 瓦）甚至拍瓦（101? 瓦），相當(dāng)于全球電網(wǎng)功率的瞬時聚焦。飛秒激光的加工具有閾值效應(yīng)明顯、熱效應(yīng)弱、濺射物少、加工精度高等特點。廣東韓國技術(shù)飛秒激光覆膜貼合工具

有別于連續(xù)波激光，飛秒激光屬于脈沖激光，因次會使用中心波長來描述它的激光光頻率。廣東高精密飛秒激光精密制造

基于“冷加工”特性，飛秒激光展現(xiàn)出以下強大優(yōu)勢：1. 極高的加工精度與分辨率可以突破光學(xué)衍射極限，實現(xiàn)亞微米甚至納米級的加工精度。加工邊緣極其光滑、無毛刺，側(cè)壁垂直度好。應(yīng)用：用于切割藍寶石、超硬材料，雕刻微納結(jié)構(gòu)，制作光子晶體、光波導(dǎo)等。2. 極小的熱影響區(qū)對加工點周圍的材料幾乎無熱損傷，沒有微裂紋、熔渣和熱應(yīng)力。這對于脆性材料（玻璃、陶瓷、半導(dǎo)體）、熱敏感材料（如聚合物薄膜）的加工至關(guān)重要。應(yīng)用：眼科手術(shù)（LASIK）、透明材料內(nèi)部三維雕刻、太陽能電池板劃線、微電子器件的精細修復(fù)。3.材料普適性由于依靠多光子非線性吸收，其加工不依賴于材料的線性吸收特性?？梢詫θ魏尾牧线M行加工，包括透明材料（如玻璃內(nèi)部）、高反射材料（金、銅）、超硬材料（金剛石）等，而這些材料用傳統(tǒng)激光很難甚至無法處理。應(yīng)用：在鉆石上打微孔、在心臟支架上切割復(fù)雜圖案、對透明導(dǎo)電膜進行圖案化。廣東高精密飛秒激光精密制造