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您的位置: 首頁 ->  技術支持 -> 皮秒激光在微加工領域的重要性體現

時至今日,激光加工技術因其高效率,高精度,非接觸式加工等特點,已經成為了工業應用的寵兒,為優質,高效,環保的加工生產開辟了廣闊的前景。

激光,作為新興加工技術,面臨著更多的挑戰。由“熱加工”效應所帶來的熱影響區,熔凝殘渣及應變裂紋是限制工件加工精度,效率和工藝重復性提高的主要原因。

CO2激光,光纖激光以及半導體激光是目前工業應用中的主流激光,其激光脈寬都在微秒,納秒水平。這一脈寬水平的激光是通過光熱作用來移除材料,都會有“熱加工”效應。

伴隨著工業應用的發展,對加工的可行性,加工的品質以及加工的效率都提出了更高的要求。對于激光微加工領域一些要求嚴苛的加工任務來說,“熱加工”所衍生的不良效果使得微秒,納秒級脈寬水平的激光無法滿足其要求。

為了進一步提高加工精度,減少加工過程中存在的熱影響以及熱影響帶來的衍生不良效果,皮秒激光逐漸滲透到工業應用領域。皮秒激光打標機具有皮秒級超短脈寬,加工材料時激光光子直接破壞目標材料的結合鍵,這相對來說是一種“冷”加工過程,熱影響區很小,幾乎沒有熱影響區,整個加工過程很干凈,沒有重鑄材料,因而很少需要后期再加工。皮秒激光這些特點注定了它在激光微加工領域的重要地位。

高功率皮秒激光器以其高峰值功率、窄脈沖寬度(10-12s),在材料精細微加工、LED芯片劃片、太陽能光伏,科學研究等領域得到了廣泛的應用。相對于傳統納秒激光(10-9s),采用皮秒激光打標機加工材料,具有加工精度高、熱效應極小、加工邊緣無毛刺等優點。

相對于飛秒激光(10-15s),皮秒激光也有不少優勢,由于不需要為了放大而展寬和壓縮脈沖,皮秒激光器結構相對簡單,因此成本效益更高,性能更可靠。同時,皮秒脈沖仍短到足以應付非常精確和無應力的微細加工。

目前國內工業領域對于皮秒激光器的需求量很大,一年要在800臺以上,大部分依賴于進口,價格昂貴,維護也非常麻煩。國內有幾家提供皮秒激光器產品,受限于穩定性問題,市場占有率較低。

工業用高功率皮秒激光器單脈沖能量通常需要達到微焦,甚至亞毫焦量級,而鎖模種子激光器的頻率達到MHz以上,種子的單脈沖能量通常為nJ量級,為了獲得高的單脈沖能量,可以通過選脈沖技術將種子頻率降低,然后通過高增益放大器實現高單脈沖能量輸出。

皮秒激光打標機的皮秒激光器工作結構主要包括種子激光器,選脈沖單元和放大器三個部分。MHz高頻種子光脈沖通過聲光或者電光調制器,選出kHz激光脈沖,脈沖再經過單級或者多級放大實現高單脈沖能量輸出。

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