Charakterystyka, zastosowanie i perspektywy rynkowe ultraszybkiego lasera
2021-08-02
W rzeczywistości nanosekunda, pikosekunda i femtosekunda to jednostki czasu, 1ns = 10-9s, 1ps = 10-12s, 1FS = 10-15s. Ta jednostka czasu reprezentuje szerokość impulsu laserowego. Krótko mówiąc, laser impulsowy jest emitowany w tak krótkim czasie. Ponieważ czas pojedynczego impulsu wyjściowego jest bardzo, bardzo krótki, taki laser nazywany jest laserem ultraszybkim. Gdy energia lasera zostanie skoncentrowana w tak krótkim czasie, uzyskana zostanie ogromna energia pojedynczego impulsu i niezwykle wysoka moc szczytowa. Podczas obróbki materiału w dużym stopniu uniknie się zjawiska topnienia materiału i ciągłego parowania (efekt termiczny) spowodowanego długą szerokością impulsu i laserem o niskiej intensywności, a jakość przetwarzania można znacznie poprawić.
W przemyśle lasery są zwykle podzielone na cztery kategorie: fala ciągła (CW), quasi-ciągła (QCW), impuls krótki (z przełączaniem Q) i ultrakrótki impuls (tryb zablokowany). Reprezentowany przez wielomodowy laser światłowodowy CW, CW zajmuje większość obecnego rynku przemysłowego. Jest szeroko stosowany w cięciu, spawaniu, okładzinach i innych dziedzinach. Charakteryzuje się wysokim współczynnikiem konwersji fotoelektrycznej i dużą szybkością przetwarzania. Quasi ciągła fala, znana również jako długi impuls, może wytwarzać impuls MS ~ μ rzędu S przy współczynniku wypełnienia 10%, co sprawia, że szczytowa moc światła pulsującego jest ponad dziesięciokrotnie większa niż światła ciągłego, co jest bardzo korzystne do wiercenia, obróbki cieplnej i innych zastosowań. Krótki impuls odnosi się do impulsu ns, który jest szeroko stosowany w znakowaniu laserowym, wierceniu, leczeniu medycznym, zakresie laserowym, generowaniu drugiej harmonicznej, wojsku i innych dziedzinach. Ultrakrótki impuls to tak zwany ultraszybki laser, w tym laser impulsowy PS i FS.
Kiedy laser działa na materiał z czasem impulsu pikosekundy i femtosekundy, efekt obróbki znacznie się zmieni. Laser femtosekundowy może skupiać się na obszarze przestrzennym mniejszym niż średnica włosa, dzięki czemu natężenie pola elektromagnetycznego jest kilkakrotnie większe niż siła atomów, aby sprawdzić elektrony wokół nich, aby zrealizować wiele ekstremalnych warunków fizycznych, które nie istnieją na ziemi i nie można go uzyskać innymi metodami. Wraz z szybkim wzrostem energii impulsu, impuls laserowy o dużej gęstości mocy może łatwo oderwać zewnętrzne elektrony, sprawić, że elektrony oderwą się od wiązań atomów i utworzą plazmę. Ponieważ czas interakcji między laserem a materiałem jest bardzo krótki, plazma została usunięta z powierzchni materiału, zanim zdążyła przekazać energię otaczającym materiałom, co nie spowoduje wpływu termicznego na otaczające materiały. Dlatego ultraszybka obróbka laserowa jest również znana jako „obróbka na zimno”. Jednocześnie ultraszybki laser może przetwarzać prawie wszystkie materiały, w tym metale, półprzewodniki, diamenty, szafiry, ceramikę, polimery, kompozyty i żywice, materiały fotorezystowe, cienkie warstwy, folie ITO, szkło, ogniwa słoneczne itp.
Dzięki zaletom obróbki na zimno, lasery o krótkim i ultrakrótkim impulsie weszły do dziedzin precyzyjnego przetwarzania, takich jak obróbka mikronano, precyzyjne laserowe leczenie medyczne, precyzyjne wiercenie, precyzyjne cięcie i tak dalej. Ponieważ ultrakrótki impuls może bardzo szybko wstrzyknąć energię przetwarzania do małego obszaru działania, natychmiastowe osadzanie o wysokiej gęstości energii zmienia tryb absorpcji i ruchu elektronów, unika wpływu laserowej absorpcji liniowej, transferu i dyfuzji energii oraz zasadniczo zmienia mechanizm interakcji między laserem a materią. Dlatego też stała się przedmiotem zainteresowania optyki nieliniowej, spektroskopii laserowej, biomedycyny, optyki silnego pola. Fizyka materii skondensowanej jest potężnym narzędziem badawczym w dziedzinach badań naukowych.
W porównaniu z laserem femtosekundowym, laser pikosekundowy nie musi rozszerzać i kompresować impulsów w celu wzmocnienia. Dlatego konstrukcja lasera pikosekundowego jest stosunkowo prosta, bardziej opłacalna, bardziej niezawodna i nadaje się do precyzyjnej, bezstresowej mikroobróbki na rynku. Jednak ultra szybkie i ultra mocne to dwa główne trendy w rozwoju laserów. Laser femtosekundowy ma również większe zalety w leczeniu medycznym i badaniach naukowych. W przyszłości możliwe jest opracowanie ultraszybkiego lasera nowej generacji, szybszego niż laser femtosekundowy.
We use cookies to offer you a better browsing experience, analyze site traffic and personalize content. By using this site, you agree to our use of cookies.
Privacy Policy
