激光技術(shù)的最新進(jìn)步為精密機(jī)加工注入了更強(qiáng)的能力，既杜絕了熱效應(yīng)，又最大程度減少了后處理。 

毫秒級(jí)（ms）光纖激光器多年來(lái)一直成功應(yīng)用于醫(yī)療設(shè)備應(yīng)用，例如注射管和支架的切割。盡管精密而快速，但這種加工方法的不利之處在于部件切割之后總是需要執(zhí)行一系列的后處理，顯著增加了部件成本，并增加了這些精巧機(jī)械部件受損的風(fēng)險(xiǎn)。 

近年來(lái)，超短飛秒（fs）級(jí)激光器技術(shù)已得到引入，這種激光器所生成的激光脈沖不會(huì)在部件上留下熱效應(yīng)指紋。這些碟式飛秒激光器提供了短于400fs的激光脈沖和卓越的光束質(zhì)量，并且具備足夠的峰值功率，足以實(shí)現(xiàn)極高質(zhì)量的冷燒蝕切割工藝，無(wú)需采用熔融噴射工藝。由此執(zhí)行的切割加工只需要最少量的后處理，而且更細(xì)的光束更可以加工出非常精巧的細(xì)部。 

這種工藝在生產(chǎn)醫(yī)療設(shè)備時(shí)效果特別出色，如導(dǎo)管、心瓣膜和醫(yī)用支架，并可用于玻璃切割和標(biāo)識(shí)制作應(yīng)用，還可用于牙科植入物陶瓷材料的3D結(jié)構(gòu)制造。但是，也許最有潛力的應(yīng)用在于一種新類型的生物吸收型材料，即能夠在受控時(shí)間長(zhǎng)度內(nèi)在身體內(nèi)安全地置留并隨后吸收的聚合物材料，目前這些材料正處于開發(fā)當(dāng)中，將用于替代傳統(tǒng)聚合物或金屬部件。 

過去，飛秒級(jí)激光器一直被認(rèn)為加工速度過慢，無(wú)法執(zhí)行商業(yè)上可行的加工作業(yè)。最近的研究評(píng)估了每個(gè)部件的切割用時(shí)和后處理步驟，證明了在許多個(gè)案當(dāng)中，碟式飛秒級(jí)激光器的投資回報(bào)期少于12個(gè)月，特別當(dāng)用于加工高價(jià)值部件時(shí)。飛秒級(jí)激光器的潛力在很大程度上有賴于系統(tǒng)平臺(tái)，因此Jenoptik和Miyachi America正在聯(lián)手開發(fā)臺(tái)階平臺(tái)和掃描頭平臺(tái)，這兩種平臺(tái)設(shè)計(jì)用于達(dá)到微處理所要求的質(zhì)量和精密度水平。

圖1.此圖對(duì)比了采用毫秒級(jí)激光器與飛秒級(jí)激光器的加工結(jié)果

飛秒級(jí)激光基本特點(diǎn) 

飛秒級(jí)光脈沖屬于超短脈沖（USP）。1fs＝10-15s，作為校準(zhǔn)點(diǎn)，1個(gè)300fs的脈沖等于僅90μm的物理脈沖長(zhǎng)度。由于不像納秒級(jí)（ns）脈沖那樣的熱加工過程，USP具有眾多優(yōu)點(diǎn)：沒有熱沖擊、沒有沖擊波、無(wú)微裂紋、無(wú)熔融效應(yīng)、無(wú)表面損傷、無(wú)殘屑、無(wú)材料噴射、無(wú)重鑄層。 

飛秒級(jí)激光器技術(shù)并非新鮮技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于科研機(jī)構(gòu)和研究中心30多年了。但是，可在商業(yè)上應(yīng)用的飛秒級(jí)激光技術(shù)，需要具備能夠在工業(yè)環(huán)境下以全天無(wú)休24/7式工作的能力，而這種技術(shù)才出現(xiàn)了只不過7年左右。飛秒級(jí)激光器最近用于晶圓切片和蝕刻P1、P2、P3級(jí)太陽(yáng)能電源板，或用于在電池板上制造供電極使用的溝槽，而如今這種激光器掀起了一波新加工能力的浪潮，有眾多醫(yī)療設(shè)備將成為這種加工方式的優(yōu)良適用者，特別是考慮到這種工藝在加工部件方面所存在高成本時(shí)。 

除了能夠盡量減少后處理而帶來(lái)的投資回報(bào)合理性之外，飛秒級(jí)碟式激光器還可以形成一些獨(dú)有特色，而這些特色是之前因?yàn)橘|(zhì)量顧慮而不可能實(shí)現(xiàn)的，特別是在聚合物加工領(lǐng)域。圖2所示為納秒級(jí)355nm激光源與1030nm飛秒級(jí)激光源在加工聚丙烯時(shí)的對(duì)比。碟式飛秒級(jí)激光加工孔在外觀上呈現(xiàn)出極少的錐度，孔周圍完全沒有熔融和熱效應(yīng)變形現(xiàn)象。這種能力可以幫助產(chǎn)品提升在設(shè)計(jì)上的自由度，無(wú)需或極少需要在制造工藝方面做出妥協(xié)，只需盡力加強(qiáng)功能。

圖2.以上對(duì)比照片顯示了采用一個(gè)355nm納秒級(jí)（NS）激光器（左）和一個(gè)1030nm飛秒級(jí)碟式激光器（右）所鉆成的孔