超短脈沖激光加工技術(shù)

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     人們很早就嘗試?yán)�用激光進(jìn)行微加工,。但是由于激光的長脈沖寬度和低激光強度造成材料熔化并持續(xù)蒸發(fā)，雖然激光束可以被聚焦成很小的光斑,，但是對材料的熱沖擊依然很大,，限制了加工的精度。唯有減少熱影響才能提高加工質(zhì)量,。

    當(dāng)激光以皮秒量級的脈沖時間作用到材料上時,，加工效果會發(fā)生顯著變化。隨著脈沖能量急劇上升,，高功率密度足以剝離外層電子,。由于激光與材料相互作用的時間很短，離子在將能量傳遞到周圍材料之前就已經(jīng)從材料表面被燒蝕掉了,，不會給周圍的材料帶來熱影響,，因此也被稱為“冷加工”,。憑借冷加工帶來的優(yōu)勢,，短與超短脈沖激光器進(jìn)入到工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用當(dāng)中。

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超短脈沖冷加工在火柴頭上進(jìn)行燒蝕工藝

超快有多快,？

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    短脈沖激光器產(chǎn)生的脈沖寬度定義在皮秒和飛秒量級,。1 皮秒等于 10-12 秒，1 飛秒等于 10-15 秒,。也許比較抽象,，但是我們可以轉(zhuǎn)化成距離的形式來比較。舉個例子,，光的速度是 3x10-8 米每秒,，光從地球到月球所需要的時間大約是 1.3 秒， 而1皮秒的時間里光運動的距離是 0.3 毫米,！

超快可以做什么,？

    短脈沖激光技術(shù)的迅速發(fā)展使得其在工業(yè)范圍的應(yīng)用非常廣泛，幾乎每天都會發(fā)現(xiàn)新的應(yīng)用,。目前短脈沖主要集中在下面幾個應(yīng)用領(lǐng)域,。

激光細(xì)微加工的分類

鉆孔

    電路板設(shè)計中人們開始用陶瓷基底代替常規(guī)的塑料基底以實現(xiàn)更好的導(dǎo)熱效果。為了連接電子元件，一般需要在板上鉆高達(dá)數(shù)十萬個直徑 40100 μm 的小孔,。因此保證基底的穩(wěn)定性不會受到鉆孔過程時熱輸入的影響就變得十分重要,，皮秒激光正是這個應(yīng)用的理想工具。皮秒激光能以沖擊鉆探的方式完成孔的加工,，并保證孔的均勻性,。除了電路板，皮秒激光還可以對塑料薄膜,、半導(dǎo)體,、金屬膜和藍(lán)寶石等材料進(jìn)行高質(zhì)量鉆孔。
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劃線,，切割

    通過掃描的方式疊加激光脈沖可以形成線,。通常要通過大量的掃描可以深入到陶瓷內(nèi)部，直到線的深度達(dá)到材料厚度的 1/6,。然后沿著這些刻線從陶瓷基底上分離單個模塊,。這種分離方法叫做劃線。另一種分離方法是使用超短脈沖激光燒蝕切割,，也稱為消融切割,。激光對材料進(jìn)行燒蝕，去除材料直到它被切透,。這個技術(shù)的好處是加工的孔的形狀和尺寸具有較大的靈活性,。所有的工藝步驟可以通過一臺皮秒激光器完成。
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透明材料上零切縫切割

線燒蝕（去除鍍層）

    另外一種經(jīng)常被視作微加工的應(yīng)用是在不損害或輕微損害基底材料的情況下精確去除涂層,。燒蝕既可以是幾微米寬的線,，也可以是幾平方厘米的大面積去除。由于涂層的厚度通常遠(yuǎn)小于燒蝕的寬度,，以至于熱量不能在側(cè)面?zhèn)鲗?dǎo),。因此可以使用納秒級脈沖寬度的激光。高平均功率激光,、方形或矩形傳導(dǎo)光纖,、平頂光強分布，這幾項技術(shù)的結(jié)合使得激光面燒蝕得以在工業(yè)領(lǐng)域得到應(yīng)用,。例如：使用通快公司的 TruMicro 7060 激光器去除薄膜太陽電池玻璃上的涂層,。同樣的激光器也可以應(yīng)用在汽車工業(yè)中對抗腐蝕涂層進(jìn)行去除，為后續(xù)焊接做準(zhǔn)備,。
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去除抗腐蝕涂層

表面結(jié)構(gòu)化

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     結(jié)構(gòu)化可以改變材料表面的物理特性,。根據(jù)荷花效應(yīng)，疏水性表面結(jié)構(gòu)讓水從表面流掉,。用超短脈沖激光器在表面創(chuàng)造亞微米結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)這個特性,，并可以通過改變激光參數(shù)對所要創(chuàng)造的結(jié)構(gòu)進(jìn)行精確控制,。相反的效果，例如親水性表面,，同樣可以實現(xiàn),，而且微加工還可以創(chuàng)造更大尺寸的結(jié)構(gòu)。這些工藝可以用于發(fā)動機中的油箱來制造一些降低磨損的微結(jié)構(gòu),，或者在金屬表面結(jié)構(gòu)化實現(xiàn)與塑料的焊接,。

短脈沖進(jìn)行表面結(jié)構(gòu)化

雕刻成型

    雕刻成型是通過燒蝕材料創(chuàng)造三維形狀。盡管燒蝕的尺寸可能會超過傳統(tǒng)意義上所說的微加工的范疇,，但是它所需的精度還是使它被劃分到這類激光應(yīng)用領(lǐng)域,。皮秒激光可以用于加工銑床的多晶金剛石刀具邊緣。激光是加工多晶金剛石的理想工具,，多晶金剛石是可以制作銑刀刀刃的極為堅硬的材料,。使用雕刻成型技術(shù)來加工銑刀的切屑槽和齒，這種情形下激光的好處是非接觸和高加工精度,。

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只有快樂

還是高精尖領(lǐng)域上的應(yīng)用,，

韓寒11

先進(jìn)的技術(shù)，太辣眼了

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學(xué)習(xí)了