Teollisuuden uutisia

Erittäin nopean laserin ominaisuudet, sovellus ja markkinanäkymät

2021-08-02
Itse asiassa nanosekunti, pikosekunti ja femtosekunti ovat aikayksiköitä, 1ns = 10-9s, 1ps = 10-12s, 1FS = 10-15s. Tämä aikayksikkö edustaa laserpulssin pulssileveyttä. Lyhyesti sanottuna pulssilaseri lähetetään niin lyhyessä ajassa. Koska sen yhden pulssin lähtöaika on hyvin, hyvin lyhyt, tällaista laseria kutsutaan ultranopeaksi laseriksi. Kun laserenergia keskitetään niin lyhyessä ajassa, saadaan valtava yhden pulssin energia ja erittäin suuri huipputeho. Materiaalinkäsittelyn aikana pitkän pulssin leveyden ja matalan intensiteetin laserin aiheuttama materiaalin sulaminen ja jatkuva haihtuminen (lämpövaikutus) vältetään suurelta osin, ja käsittelyn laatua voidaan parantaa huomattavasti.

Teollisuudessa laserit jaetaan yleensä neljään luokkaan: jatkuva aalto (CW), lähes jatkuva (QCW), lyhyt pulssi (Q-kytketty) ja erittäin lyhyt pulssi (tila lukittu). Monimuotoisen CW -kuitulaserin edustama CW vie suurimman osan nykyisistä teollisuusmarkkinoista. Sitä käytetään laajalti leikkauksessa, hitsauksessa, verhouksessa ja muilla aloilla. Sillä on korkea valosähköinen muuntoaste ja nopea käsittelynopeus. Kvaasi-jatkuva aalto, joka tunnetaan myös nimellä pitkä pulssi, voi tuottaa MS ~ μ S-luokan pulssin, jonka käyttöjakso on 10%, mikä tekee pulssivalon huipputehon yli kymmenen kertaa suuremmaksi kuin jatkuvan valon, mikä on erittäin suotuisaa poraukseen, lämpökäsittelyyn ja muihin sovelluksiin. Lyhyt pulssi viittaa ns -pulssiin, jota käytetään laajalti lasermerkinnässä, porauksessa, lääketieteellisessä hoidossa, laser -etäisyydessä, toisen harmonisen sukupolven, armeijan ja muilla aloilla. Ultranopeaa pulssia kutsutaan ultranopeaksi laseriksi, mukaan lukien PS- ja FS -pulssilaserit.

Kun laser vaikuttaa materiaaliin pikosekunnin ja femtosekunnin pulssiajan kanssa, työstövaikutus muuttuu merkittävästi. Femtosekundin laser voi keskittyä pienempään alueeseen kuin hiusten halkaisija, jolloin sähkömagneettisen kentän voimakkuus on useita kertoja suurempi kuin atomien voima tarkistaa ympärillään olevat elektronit, jotta voidaan toteuttaa monia äärimmäisiä fyysisiä olosuhteita, joita ei ole maapalloa, eikä sitä voida saada muilla menetelmillä. Pulssienergian nopean kasvun ansiosta suuritehoinen laserpulssi voi helposti irrottaa ulkoiset elektronit, saada elektronit irti atomien sidoksesta ja muodostamaan plasmaa. Koska laserin ja materiaalin välinen vuorovaikutusaika on hyvin lyhyt, plasma on poistettu materiaalin pinnalta ennen kuin se ehtii siirtää energiaa ympäröiviin materiaaleihin, mikä ei aiheuta lämpövaikutusta ympäröiviin materiaaleihin. Siksi erittäin nopeaa laserkäsittelyä kutsutaan myös "kylmäkäsittelyksi". Samaan aikaan ultranopea laser voi käsitellä lähes kaikkia materiaaleja, mukaan lukien metallit, puolijohteet, timantit, safiirit, keramiikka, polymeerit, komposiitit ja hartsit, valoresistimateriaalit, ohutkalvot, ITO -kalvot, lasi, aurinkokennot jne.

Kylmäprosessoinnin eduilla lyhyen pulssin ja erittäin lyhyen pulssin laserit ovat tulleet täsmäkäsittelykentille, kuten mikro -nanoprosessointi, hieno laserhoito, tarkkuusporaus, tarkkuusleikkaus ja niin edelleen. Koska ultranopea pulssi voi injektoida prosessienergian pienelle toiminta -alueelle hyvin nopeasti, hetkellinen korkean energian tiheyden kerrostuma muuttaa elektronien absorptiota ja liiketilaa, välttää laserin lineaarisen absorption, energiansiirron ja diffuusion vaikutuksen ja muuttaa perusteellisesti vuorovaikutusmekanismia laserin ja aineen välillä. Siksi siitä on tullut myös epälineaarisen optiikan, laserspektroskopian, biolääketieteen, vahvan kenttäoptiikan painopiste Tiivistetty ainefysiikka on tehokas tutkimusväline tieteellisillä tutkimusaloilla.

Verrattuna femtosekuntilaseriin, pikosekundin laserin ei tarvitse laajentaa ja puristaa pulsseja vahvistusta varten. Siksi pikosekuntilaserin suunnittelu on suhteellisen yksinkertaista, kustannustehokkaampaa, luotettavampaa ja pätevää markkinoiden erittäin tarkkaan ja jännitteettömään mikrotyöstöön. Erittäin nopeat ja erittäin vahvat ovat kuitenkin laserkehityksen kaksi suurta suuntausta. Femtosekundilaserilla on myös suurempia etuja lääketieteellisessä hoidossa ja tieteellisessä tutkimuksessa. Tulevaisuudessa on mahdollista kehittää seuraavan sukupolven ultranopea laser nopeammin kuin femtosekundi laser.