飛秒激光器的工業(yè)應(yīng)用范圍
發(fā)布時間：2021-02-01 11:31
20世紀90年代早期，飛秒激光器是研究市場的流行工具。其寬可調(diào)帶寬、短脈沖和高能量，使得研究許多新穎的應(yīng)用成為可能。多光子成像一直是受益于此能力的成功應(yīng)用之一。
盡管取得了這些成就，但這種早期技術(shù)由于其規(guī)模和復(fù)雜性而未能在商業(yè)上廣泛部署。飛秒激光器設(shè)備報價貴嗎？隨著光通信的發(fā)展，基于光纖的飛秒激光技術(shù)得到了長足的改進，部分地克服了鈦寶石激光器的缺點；但由于仍然存在功率和脈沖能量低的問題，因此取得的成功是有限的。最后，CPA技術(shù)與光纖激光器的發(fā)展相結(jié)合，實現(xiàn)了前所未有的市場應(yīng)用和機會。
飛秒激光器是脈沖寬度小于10-12秒的激光器，此類激光器因其高重頻，超短的脈沖寬度，極高的峰值功率等顯著特點而倍受關(guān)注。國外幾大激光巨頭也紛紛推出自己的拳頭產(chǎn)品，可謂是百花齊放，百家爭鳴。而對于使用者，消費者則不能隨感而發(fā)，挑花了眼，應(yīng)該冷靜，千萬要冷靜，保持一顆理性的頭腦，根據(jù)自己的需要，從中選擇適合自己應(yīng)用的產(chǎn)品。接下來，我們就以Jenoptik Laser公司的D2.fs飛秒激光器為例，來看看這款激光器適用在那些領(lǐng)域。
飛秒激光器的工業(yè)應(yīng)用范圍由于CPA的發(fā)明是公開的，許多學術(shù)和商業(yè)組織將這一概念運用于驚人的應(yīng)用中，并且受益良多。1999年，美國加州理工學院的Ahmed Zewail因使用飛秒光譜學研究化學反應(yīng)的過渡態(tài)而獲得了諾貝爾化學獎。
今天，全飛秒激光角膜視力矯正已成為可能。基于光纖的CPA（FCPA）已被證明是這種先進眼科應(yīng)用的理想選擇，因為它的可靠性支撐了光學性能。
21世紀初期的經(jīng)濟放緩，為幾項新技術(shù)的發(fā)展開辟了道路。其中最重要的是人們對高功率激光光源的興趣，激發(fā)了對包層泵浦光纖放大器和高功率固態(tài)激光器的興趣。這些發(fā)展的早期應(yīng)用包括元件和儀器測試，以及國防相關(guān)應(yīng)用的材料損傷分析。
飛秒激光器在切割硅晶圓方面的應(yīng)用一直備受關(guān)注，因為飛秒激光脈沖的高峰值功率，可用于消融硅晶圓和其他沉積在硅晶圓表面的材料，并且對相鄰組件的影響或熱損傷最小。通常，這些硅晶圓預(yù)先配置了切割通道。這些通道也用于芯片分割之前的探測和測試。因此，切割通道填充有傳感器和探測點。在這種情況下，飛秒光束用于去除那些附加的表面層，同時支持硅晶圓的隱形切割。飛秒激光器的工業(yè)應(yīng)用范圍由于飛秒激光器脈沖在堅硬、透明藍寶石襯底中獨特的強非線性吸收，飛秒激光器也是從藍寶石晶圓中分離出高亮度LED芯片的理想選擇。
飛秒激光器的工業(yè)應(yīng)用范圍
心血管支架雖應(yīng)用于醫(yī)療領(lǐng)域，而本身卻是工業(yè)加工的產(chǎn)物。通常，心血管支架長度5～30mm，直徑2～5mm，厚度約0.1～0.2m，支架壁都是按照各公司自行設(shè)計旨在提高抗壓力和藥物涂層黏著力的復(fù)雜圖案，非常精細，而且不能有裂紋，邊緣必須干凈，沒有渣滓或毛刺附著。以前的心血管支架的加工是由高光束質(zhì)量的光纖納秒激光器來完成的，但是納秒激光器并不能實現(xiàn)冷加工，也不能實現(xiàn)微米級的加工，因為其光斑就已經(jīng)達到十幾微米，對于冠心病這種要求更細小心血管支架（20μ～300μm），顯然是不能滿足需求的。
D2.fs激光器是飛秒脈沖，被激發(fā)的高能態(tài)電子沒有足夠的時間將能量傳遞給晶格，因此，D2.fs能夠?qū)崿F(xiàn)真正的冷加工。D2.fs極高的峰值功率使其能在加工點中心形成多光子吸收，從而能夠在聚焦光斑覆蓋的的材料中心部分實現(xiàn)更高的去除率。
飛秒激光器在非學術(shù)領(lǐng)域的首次大規(guī)模應(yīng)用是在眼科領(lǐng)域。高強度飛秒脈沖，是在沒有熱損傷的情況下分離透明生物組織的理想工具。在用準分子激光器重塑角膜基質(zhì)之前，通過飛秒激光器產(chǎn)生角膜瓣，已經(jīng)在視力矯正方面實現(xiàn)了商業(yè)化。
