佛山市南极激光科技有限公司欢迎您! 全国销售热线:0757-8118 3736, 陶先生:135 3667 0666 , 186 6652 0028
全国统一销售热线:0757-8118 3736
    激光打标机系列
      光纤激光打标机
      半导体侧面泵浦激光打标机
      半导体端面泵浦激光打标机
      CO2飞行激光打标机
      CO2激光打标机
    激光雕刻机系列
      CO2激光雕刻机
    激光产品配件系列
    光纤激光打标机
塑料橡胶 电子电气
印刷包装行业 汽车及零部件
工艺礼品包装 模具机械制造
服装皮革辅料 建材家具行业
家用电器行业 五金工具仪表
数码手机电脑 半导体元器件
珠宝首饰 军工航空部件
钟表眼镜 医药食品日用
卫浴厨具 能源照明建材
全国销售热线:
0757-8118 3736

陶先生:135 3667 0666
陶先生:186 6652 0028
新闻中心 News
佛山激光打标机超快激光在精细加工领域的应用
发表人:373929435 时间:2017-2-20 浏览量: 458
1.引言 
  从1960年第一台红宝石激光器诞生至今,人们对激光技术的探索从未曾止步。因其优越的特性越来越多的为人们所知,更多的应用将被发掘出来,尤其是对高新技术比较敏感的工业领域。可以说,就人类社会发展的现阶段,工业需求是社会发展的最强大的动力。激光应用于工业加工领域已经有20多年的历史,激光在工业领域的应用的深度和广度都已经达到了前所未有的阶段。 
  2.激光加工工业的发展 
  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:激光印刷,刻录,打标,雕刻,焊接,切割,毛化,调阻,熔敷等等,且潜力巨大。 
  从上世纪80年代开始,从深度上来看,激光加工工业的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。 
  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。 
  然而,真正做到精细加工是在飞秒激光下实现的,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: 
  (1)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; 
  (2)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; 
  (3)在10皮秒的时间内,这些能量将被逐步传递到材料内部。 
  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。 

  从上面三个阶段,我们可以看到,激光加工的发展与激光器的发展基本上是同步的,一个新的技术突破,就可能迎来激光工业应用的飞跃,当然,也会带来新的疑问: 
  第一,皮秒激光器既然无法完全避免加工时的热效应,那是否它就对精细加工就没有意义,或者说已经失去了存在的价值和必要性? 
  当然不是。皮秒激光虽然无法实现精细的冷加工,但相对于飞秒激光器,价格较低,且结构相对简单,功率较高。因此,对于这样一个超短脉冲技术的过度性产品,如何充分利用就值得我们思考了。目前比较值得借鉴的方法是,将皮秒激光进行三倍频,利用紫外光于材料的“光蚀”作用,高能量的光子通过“冷”处理直接破坏材料的化学键,从而减小加工的热效应,实现“冷”加工。目前,该系统对于透明性材料加工有其较大的优势。此类激光器很多,例如Photonics industry公司的15ps的355nm激光器。 
  第二,飞秒激光器能够实现非热刻蚀,那是不是脉冲宽度越短,加工越精细呢?实际上,刻蚀效果与六个主要因素有关:平均功率,脉宽,波长,谱宽,单脉冲能量,频率。 
  一般来说,脉冲宽度越短,就很难获得高平均功率,因此,从这方面来说,短脉冲是以牺牲平均功率为代价的。 
  另外,脉冲宽度越窄,谱宽就会越大,因此,色差也会影响加工效果。 
  其次是波长的影响,对于一般材料而言,波长对刻蚀效果影响不大,只有在对透明材料(如SiO2)进行加工的时候才考虑,而且应该考虑波长的问题。如前面所说,透明材料对紫外光有强烈的吸收,而对于可见和红外光的透过率却很高。因此通常将超快激光的三倍频光用来加工。对于几十飞秒的激光器而言,光谱宽度达到20nm,甚至是50nm,因此三倍频效率非常低。而皮秒激光器却能获得较高的三倍频率输出。
佛山激光打标机| 光纤激光打标机| 佛山光纤激光打标机 | 佛山五金激光打标机|
版权所有:佛山市南极激光科技有限公司 电话:0757-8118 3736 传真:0757-8118 3739 邮箱:823182072@qq.com
粤ICP备11028530号 佛山激光打标机| 光纤激光打标机| 佛山光纤激光打标机 | 佛山五金激光打标机| 请联系我们
管理 | 网图 | SiteMap | 网图