| wavelab86 |
2024-03-01 13:22 |
超快激光微加工技術的特點
超快激光由于具有超快脈沖時間和超高峰值功率的特性，當材料受到超快激光的作用后，材料不會因為受熱而熔化，而是直接發(fā)生汽相蒸發(fā)。與傳統(tǒng)激光的加工方法相比，超快激光在加工領域具有熱影響區(qū)域小、可加工材料范圍廣、高空間分辨率、任意三維結構等優(yōu)點。 ]A"h&`Cvt
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熱影響區(qū)域小 [~
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超快激光加工最顯著的特征就是熱影響區(qū)域小。對于傳統(tǒng)激光而言，由于使用的激光脈沖寬度達到納秒量級甚至更長，聚焦后的光斑為微米量級，因此在加工過程中，熱擴散現象非常明顯，嚴重影響加工精度。 g*Phv|kI
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而超快激光的脈沖寬度非常窄，因此當超快激光作用在材料表面時，它的短脈沖時間意味著能量密度非常高，能夠在非常短的時間內將能量局部集中在材料表面上。 w@ pPcZ>z/
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由于能量密度非常高，材料瞬間被加熱到極高溫度，于是材料就被以汽相形式蒸發(fā)，并且會帶走部分材料內部的熱量，使得周圍區(qū)域的溫度變化非常小，所以周圍熱影響區(qū)域很小。 "z c l|@
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可加工材料范圍廣 ?(PKeq6
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在超快激光加工過程中，當激光脈沖照射到材料表面時，由于其超高的峰值功率密度幾乎超過了各類材料的改性閾值，激光能量被吸收并被轉化為電子和離子的動能。這些電子和離子在短時間內聚集在材料表面附近形成等離子體，產生極高的溫度和壓力，很容易完成對各種材料的加工。因此，超快激光可以實現對各種種類材料的加工，如金屬、非金屬、半導體、陶瓷等。 pJ=#zsE0
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高空間分辨率 ;j7#7MN2_E
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超快激光作用在透明介質材料上時，在相同波長的前提下，與單光子吸收相比，多光子吸收有顯著的空間分辨率。當超快激光作用在透明的介電材料內部時，只有激光作用區(qū)域附近才有機會出現價帶中的電子吸收的多個光子的能量大于束縛電子的電離勢的情況，此時會誘導材料在相應區(qū)域發(fā)生改性。而那些處在激光作用區(qū)域但多光子吸收的能量小于束縛電子的電離勢，材料在相應區(qū)域則不會發(fā)生改性。 dve iQ
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任意三維結構 *#2h/ Q.
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脈沖能量超過材料改性閾值的超快激光作用在透明材料中時，光束可以無衰減地到達透明材料內部的焦區(qū)位置，超快激光與材料相互區(qū)域由于非線性閾值效應，在焦點區(qū)域內會誘導產生多光子吸收等非線性效應。通過結合三維位移平臺和高倍的NA物鏡，控制超快激光進行定位并聚焦到加工材料的內部，實現材料內部任意結構的精密微加工。 B[}6-2<>?C
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