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飞秒激光微加工

作者:三宝兴业     发布时间:2018年11月21日     阅读次数:652

飞秒激光微加工技术作为一种新兴的加工技术,具有非接触、效率高、加工精度高、热效应小、损伤阈值低以及能够实现真正的三维结构微加工等传统技术无法比拟的诸多优点,其应用领域相当广泛。

目前主流的实验装置是商业化的Yb:KGW固态半导体泵浦的啁啾脉冲放大系统。具体激光参数包括:中心波长为1030nm左右,脉宽为190~290fs,单脉冲能量可达2mJ量级,平均功率可达40W,重复频率为1~1MHz量级可调谐。为了减小加工中热效应的累积,可将重复频率降得更低。Light Conversion公司的Pharos以及Carbide系列Yb:KGW固态半导体泵浦飞秒激光器在工业和科研飞秒微加工领域应用十分广泛。 

飞秒微加工系统设备原理是将样品放置在由计算机控制的三维精密平移台上,通过半波片和线偏振片的组合来调节脉冲能量,使飞秒激光通过物镜聚焦到样品表面或体内,加工过程可以通过ccd成像系统实时监控。 


图一:飞秒微加工系统结构图

飞秒激光器具有极短的脉冲宽度和极高的峰值功率,加工热效应低等特性,因此飞秒微加工系统应用十分广泛,例如:微流体器件加工、激光打孔、太阳能电池加工、金属微加工、打标、金刚石切割、选择性烧蚀去除、心脏支架加工、结合多光子聚合在生物医学器件、微机械的加工等等。下面是应用案例:

     

图一二:太阳能电池选择性去除绝缘层

             

图三:血管支架切割                                图四:金属微加工

 

图五:微通道成型                                       图六:金刚石切割

              

 图七: 玻璃管/光纤钻孔                          图八:蓝宝石表面纹理


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