Фемтосекундный лазер пробил момент диаметра проволоки волос, завершил тысячу циклов, эта сверхбыстрая и точная характеристика реконструирует границы современной обрабатывающей промышленности. Технология сверхбыстрой лазерной обработки, как передовая технология в области прецизионного производства, благодаря своим уникальным ультракоротким импульсам и характеристикам сверхвысокой пиковой мощности, стала сексуальным инструментом микронанометровой обработки. От фасонной резки экрана смартфона до точной обработки стента сердца, от обработки аэрокосмических материалов до производства медицинского оборудования, сверхбыстрый лазер преодолевает ограничения традиционного производства с его преимуществом « холодной обработки».

1 Физические свойства и основные принципы сверхбыстрого лазера

Сверхбыстрый лазер обычно относится к лазерному импульсу шириной импульса от пикосекунды до фемтосекунды. Одна секунда равна одной тысячной миллиардной секунде, а одна фемтосекунда - одной тысячной. За 1 секунду свет может распространяться только около 0,3 мм, что соответствует диаметру волосяного шелка. Основная ценность сверхбыстрого лазера заключается в его уникальном механизме взаимодействия с материалом. Когда ширина лазерного импульса достигает пикосекундного или фемтосекундного порядка, лазерная энергия вводит материал в течение очень короткого периода времени, чтобы материал быстро испарялся, избегая эффекта тепловой диффузии и достигая так называемой « холодной обработки». В отличие от традиционных длинных импульсных лазеров, при сверхбыстрой лазерной обработке материал не имеет достаточного времени для плавления в фокусированном объеме и распространения на окружающий материал после нагрева. Фемтосекундные лазеры могут индуцировать быструю ионизацию материала, выбрасывая материал из облученной области непосредственно в смесь плазмы, пара и нанокапель, а расплавление материала и тепловая диффузия, образующиеся в процессе обработки, незначительны. Для прозрачных материалов сверхбыстрый лазер обеспечивает внутреннюю обработку с помощью нелинейного многофотонного поглощения. Когда плотность фотонов попадает в материал, даже если энергия одного фотона меньше, чем щель в полосе материала, электрон может быть активирован несколькими фотонами, которые поглощаются одновременно, нелинейное поглощение обычно происходит только вблизи лазерного фокуса, что позволяет сверхбыстрым лазерам осуществлять трехмерную обработку внутри прозрачного материала.

02 Ключевые технологические прорывы и методы обработки

Основные технические средства сверхбыстрой лазерной обработки включают фемтосекундную лазерную прямую запись и фемтосекундную лазерную параллельную обработку. Фемтосекундная лазерная технология прямой записи не требует маскировки, путем управления сканированием луча для достижения двумерной или трехмерной формовки, разрешение обработки до нанометрового порядка. Импульсная технология является важной инновацией в последние годы. Сверхбыстрый лазер также разработал специальные технологии обработки, такие как невидимая резка, лазерная индукция переднего перехода и микросварка. В качестве примера возьмем резку экрана смартфона, сверхбыстрый лазер может вызвать крошечные трещины внутри прозрачного материала для достижения точной резки любой формы для удовлетворения потребностей в обработке различных форм, таких как полный экран, экран Лю Хайпина и экран капли воды.

3 Области применения и индустриализация

В области электроники сверхбыстрый лазер стал ключевым инструментом для полномасштабной резки телефонов. Производство медицинского оборудования является еще одной важной областью применения сверхбыстрых лазеров. В обработке стента сердца, традиционный лазер имеет много заусенцев, неравномерную ширину разреза и другие проблемы, а фемтосекундная лазерная обработка поверхности стента сердца гладкая, что значительно снижает шансы роста шрамовой ткани, улучшает биосовместимость. В аэрокосмической области сверхбыстрые лазеры решают проблемы обработки сложных материалов, таких как высокотемпературные сплавы и керамика с тепловым барьером. Например, фемтосекундное лазерное двухступенчатое спиральное сверление может обеспечить высококачественную обработку отверстий газовой пленки лопастей аэродинамического двигателя без брызг, микротрещин и зон теплового воздействия и других дефектов. Полупроводниковая промышленность также выигрывает от сверхбыстрых лазерных технологий.

4 Тенденции и перспективы на будущее

С снижением стоимости сверхбыстрых лазеров и повышением уровня интеллекта технология, которая когда - то использовалась только в этой области, постепенно переходит к более широкому промышленному применению, обеспечивая основной импульс для трансформации и модернизации обрабатывающей промышленности. От лаборатории до индустриализации сверхбыстрой технологии лазерной обработки потребовалось всего два десятилетия. Он заменил традиционные механические ножи и стал изготовленным « прецизионным скальпелем», постоянно улучшая границы точности и эффективности обработки. В будущем, с зрелостью и индустриализацией лазерной технологии AS, сверхбыстрая лазерная обработка также продемонстрирует свою уникальность во многих областях, таких как квантовая связь и биомедицина.