皮秒激光器開啟工業(yè)微加工應(yīng)用新天地
發(fā)布時間：2019-10-18 16:48
皮秒VS納秒
激光去除材料的第二種機制建立在光化學(xué)燒蝕（圖1）基礎(chǔ)上。在這種情況下，激光光子直接破壞目標(biāo)材料的結(jié)合鍵。這相對來說是一種“冷”加工過程，因而熱影響區(qū)很小。另外，整個加工過程很干凈，沒有重鑄材料，因而很少需要后期再加工。
紫外(UV)激光光子的高能量意味著在很多材料中它們可以驅(qū)動光化學(xué)燒蝕的發(fā)生。因此，紫外調(diào)Q激光器通過光化學(xué)燒蝕來去除材料。不過，可以實現(xiàn)完全的光化學(xué)燒蝕作用的另一個方法是使用皮秒量級或者是更短的脈沖。
這些超短脈沖具有非常高的瞬時峰值功率（兆瓦及以上），其高能量密度使其可以通過多光子吸收來激發(fā)材料中的電子并且直接破壞原子鍵（圖 2）。此外，由于脈寬比機械加工材料的熱擴散率短，殘余熱效應(yīng)帶來的大部分熱量都會被帶走，而來不及傳播開來，因而基本不會生成熱影響區(qū)。
除了加工過程中基本沒有熱影響區(qū)。另一個主要優(yōu)點是它適用的材料范圍非常廣泛，包括幾種寬禁帶材料（例如玻璃和某些聚合物），這類材料線性吸收和光吸收很低，因此很難用現(xiàn)有的商業(yè)化激光器來處理。具體來說，即使這些材料在激光波長范圍通常是透射的，這一“波長不可知”技術(shù)也可以誘發(fā)非線性吸收。
皮秒相較于納秒的優(yōu)點
皮秒激光器的應(yīng)用
傳統(tǒng)的激光打孔工藝通常會導(dǎo)致錐形孔的形成，因此需要使用一系列5軸光束轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，通過動態(tài)調(diào)整激光束的入射角度，使其與打孔動作同步，從而實現(xiàn)錐度最小化。然而，這些系統(tǒng)價格昂貴，同時還難以調(diào)整和維護(hù)。
在透明材料中，可以通過傳統(tǒng)的振鏡掃描頭實現(xiàn)無錐度工藝。傳統(tǒng)上，這種工藝使用了脈沖持續(xù)時間為幾十納秒的綠光二極管泵浦固體（DPSS）激光器，導(dǎo)致芯片尺寸超過120 μm。對于芯片尺寸小于20μm的工藝而言，則需要皮秒激光器；與此同時，無錐度工藝則要求最初為綠光DPSS激光器開發(fā)的相同工藝。
綜上，皮秒激光器開啟了工業(yè)微加工的應(yīng)用新天地，在工業(yè)微加工領(lǐng)域，將扮演著不可或缺的角色。無論是從皮秒激光器自身具備的優(yōu)勢，還是行業(yè)前景來看，它都將成為工業(yè)微加工中重要的組成部分。英谷激光也將與各方同行一起，致力于中國“智”造。
