激光飞秒精细化发展

激光飞秒精细化发展：

激光技术的飞速发展，给工业带来了新的活力，随着激光应用领域的不断扩展，也对激光技术有了更高的要求，特别是在速度和精细加工领域，更是要求激光的优势运用而出。

  从上世纪开始，从深度上来看，激光技术的应用发展主要经历了三个阶段：
  第一阶段是纳秒激光器应用阶段。调Q技术获得的纳秒脉冲，其峰值功率远高于平均功率，能够实现连续激光器无法达到的高瞬时功率密度，从而瞬间超过材料破坏阈值，实现刻蚀效果。
  第二阶段是本世纪伊始，SESAM（半导体可饱和吸收镜）使皮秒激光技术迅猛发展，并很快应用于工业中。皮秒激光器一直以来都是通过染料进行锁模，但是染料需要循环，且经常容易漂白而影响锁模的稳定性。SESAM不但能够代替染料进行锁模，而且能够实现自启动。在此背景下，迅速涌现出了众多商业化的工业级皮秒激光器。

  然而，真正做到精细加工是在飞秒激光技术下实现的，这也是我们说的第三阶段。我们首先来看激光与固体之间的相互作用机理：
　　一.激光首先激发的是固体的电子，在100飞秒的时间内电子吸收光子的能量而跃迁到高能级；
　　二.由于电子相对于晶格的温度更高，因此其处于非平衡态。为了达到平衡，电子会在1皮秒的时间内将能量传递给晶格；
　　三.在10皮秒的时间内，这些能量将被逐步传递到材料内部。
  相较纳秒激光，皮秒激光器以其更短的脉冲宽度，更高的峰值功率，能够实现更精细的加工效果。因此，一时间，精细加工成为热点话题。

  因此，对于10皮秒左右的皮秒激光加工，材料有足够的时间把热量传递到其内部，然后才发生刻蚀作用，因此热效应实际上无法避免。而对于飞秒激光而言，脉冲作用时间已经实际小于1皮秒，电子没有足够的时间将能量传递给晶格。从而在材料表面生成众多等离子体，能量伴随着材料的去除而消散，因此出现强烈的刻蚀效果。也就是说，当激光脉宽远远小于晶格的受热时间时，烧蚀时间不依赖于激光脉宽。

  在第一台激光器诞生之初，功率较低，系统整体较大，实际上无法直接应用于工业加工领域。在这之后的几十年里，随着激光技术的发展，新的激光介质的出现，激光技术瓶颈的突破，激光器无论从深度上还是广度上都有很大的进步。激光在工业中的应用之多，数不胜数，如：激光焊接，刻录，打标，雕刻，切割，毛化，调阻，熔敷等等，且潜力巨大。因此，对于超快激光加工，不能盲目追求超短脉冲，必须看实际的需求。而且脉冲极短而高功率的飞秒激光器，价格不菲。就目前的精细加工需求而言，百飞秒级，几百KHz频率的激光器应该是足够应对通常的精细加工需求。

  对于激光精细技术而言，满足不同加工需求，还要考虑夹具，工艺等多方面的问题；再如调节焦距，使得焦斑的中心强度刚好达到材料的多光子电离阈值，则加工过程中的能量吸收和作用仅限于焦点中心位置处的很小一部分体积内，而不是整个聚焦光斑辐照的区域。这样，可以实现比聚焦光斑小得多的加工尺寸。

本文章来源于：激光打标机资讯