雋龍激光微加工介紹超快激光的優(yōu)點
隨著激光技術飛速發(fā)展,超快激光出現了人們的視線之中,它具備獨特的超短脈沖、超強特性,能以較低的脈沖能量獲得極高的峰值光強。
超快激光的定義
(1)具有極短的激光脈沖。脈沖持續(xù)時間只有幾個皮秒或飛秒。
(2)具有極高的峰值功率。其電場遠遠強于原子內庫侖場,具有極高的電場強度,足以使任何材料發(fā)生電離。
超快激光的加工特點
加工的“超精細”——超快激光能夠聚焦到超細微空間區(qū)域,同時具有極高峰值功率和極短的激光脈沖,加工時切面整齊、無熱擴散、無微裂紋及冶金缺陷,加工過程中不會對所涉及的空間范圍的周圍材料造成影響,從而做到了加工的超精細。
加工的“無熱影響”——脈沖持續(xù)時間大于10ps的傳統(tǒng)激光,與材料作用時,熱過程將起到主要作用。脈沖持續(xù)時間小于10ps的超快激光,由于脈沖持續(xù)時間只有皮秒、飛秒量級,遠小于材料中受激電子通過轉移轉化等形式的能量釋放時間,能量來不及釋放該脈沖已經結束,避免了能量的轉移,轉化以及熱量的存在和熱擴散,實現了真正意義上的激光“冷”加工。
技術優(yōu)點
和傳統(tǒng)激光相比,超快激光加工材料時存在的優(yōu)勢:
1、降低了材料的燒蝕閾值。
2、無等離子體屏蔽效應。
3、熱影響區(qū)域小。
4、無材料損傷,無熔融區(qū)域,無微裂紋,無重鑄層。
5、無飛濺物,無毛刺。
技術的改進已經使超快激光器走出實驗室,進入工業(yè)和醫(yī)藥行業(yè)執(zhí)行精準細致的加工任務。超快激光器的成功之處在于其能將光能集中到皮秒至飛秒的時間間隔內,并將光聚焦到小空間上。這種聚焦為"在不破壞底層區(qū)域的情況下,從材料表面快速、清潔地燒蝕材料"提供了所需要的高光強。成都激光加工
對加工像玻璃或陶瓷這樣的易碎材料,或者是在渦輪葉片這樣的硬質金屬上清潔地鉆孔這樣的應用來說,這種精確性和精細性的結合至關重要。這些優(yōu)勢已經為超快激光器在醫(yī)療領域贏得了一席之地,其不但可用于制作精細的生物醫(yī)學設備,如用于冠狀動脈搭橋手術中的支架;還能執(zhí)行精細的醫(yī)療手術,如角膜手術。
超短脈沖對切割或加工易碎材料特別有吸引力,包括玻璃、陶瓷、硅和CIGS(用于薄膜太陽能電池的銅銦鎵硒)。利用燒蝕鉆孔或切割玻璃可以避免產生裂縫,并獲得尖銳、清潔的邊緣和表面。對于液晶顯示器或手機上使用的超薄玻璃,可以通過沿著一系列冷燒蝕激光孔洞對玻璃進行機械擠壓切割成形。這是由于燒蝕是一種具有高閾值的非線性過程,經過聚焦的脈沖,僅在焦斑的中心處的激光功率超過燒蝕閾值,這部分激光脈沖可以鉆出小于衍射極限的孔。
超快激光加工在很大程度上歸功于皮秒激光器和飛秒激光器的產業(yè)化,從而使得非專業(yè)人員可以在工業(yè)和醫(yī)學環(huán)境中使用它們。到目前為止,超快激光器在一些特定應用中已經非常成功,但是其成本和材料去除速度方面仍然存在很大的局限性。然而無論如何,超快激光器在性能上的優(yōu)勢,對于像醫(yī)療植入支架和精細眼科手術這樣高要求的應用來說,還是非常引人注目的。