飛秒(femtosecond)也叫毫微微秒,簡(jiǎn)稱fs,是標(biāo)衡時(shí)間長(zhǎng)短的一種計(jì)量單位,飛秒激光是人類目前在實(shí)驗(yàn)室條件下所能獲得至短脈沖的技術(shù)手段。飛秒激光在瞬間發(fā)出的巨大功率比全世界發(fā)電總功率還大,已有所應(yīng)用,科學(xué)家預(yù)測(cè)飛秒激光將為下世紀(jì)新能源的生產(chǎn)發(fā)揮重要作用。飛秒激光是一種以脈沖形式運(yùn)轉(zhuǎn)的激光,持續(xù)時(shí)間非常短,只有幾個(gè)飛秒,一飛秒就是10的負(fù)15次方秒,也就是1/1000萬(wàn)億秒,它比利用電子學(xué)方法所獲得的至短脈沖要短幾千倍。這是飛秒激光的一個(gè)特點(diǎn)。飛秒激光的第二個(gè)特點(diǎn)是具有非常高的瞬時(shí)功率,可達(dá)到百萬(wàn)億瓦,比全世界發(fā)電總功率還要多出百倍。飛秒激光的第三個(gè)特點(diǎn)是,它能聚焦到比頭發(fā)的直徑還要小的空間區(qū)域,使電磁場(chǎng)的強(qiáng)度比原子核對(duì)其周圍電子的作用力還要高數(shù)倍。相對(duì)于傳統(tǒng)激光加工設(shè)備,飛秒激光由于脈沖時(shí)間極短,被加工物體不會(huì)被加熱,適合加工30微米以下的小孔。上海代工飛秒激光刀具制造
飛秒激光鉆孔方法是將飛秒激光聚焦于材料表面,通過激光脈沖在極短的時(shí)間內(nèi)(10^-15秒)產(chǎn)生的強(qiáng)度電磁場(chǎng),使材料內(nèi)部的分子鍵斷裂,從而實(shí)現(xiàn)高精度、高速度的鉆孔過程。該方法具有加工精度高、熱影響區(qū)小、材料損傷輕等特點(diǎn),適用于加工高熔點(diǎn)、高硬度、脆性材料。具體步驟如下:1.準(zhǔn)備材料:確保材料表面清潔,無油污、水分等雜質(zhì)。2.設(shè)定參數(shù):根據(jù)材料種類和鉆孔要求,調(diào)整激光功率、頻率、脈沖寬度等參數(shù)。3.聚焦激光:將激光束聚焦至所需鉆孔位置。4.開始鉆孔:?jiǎn)?dòng)激光器,使激光脈沖作用于材料表面,進(jìn)行鉆孔。5.監(jiān)測(cè)過程:通過攝像頭觀察鉆孔過程,確保鉆孔質(zhì)量。6.結(jié)束鉆孔:達(dá)到預(yù)定深度后,關(guān)閉激光器,完成鉆孔。7.清理孔洞:使用適當(dāng)工具清理孔洞內(nèi)殘留的粉末或碎屑。上海高精度飛秒激光掩模板飛秒激光加工的特點(diǎn) · (1) 能量傳輸時(shí)間極短,加工過程中不會(huì)產(chǎn)生熱效應(yīng) 。
飛秒激光是一種超短脈沖激光技術(shù),其特點(diǎn)包括極短的脈沖寬度、極高的峰值功率和極高的空間和時(shí)間分辨率。飛秒激光的脈沖寬度通常在飛秒(1飛秒等于10^-15秒)量級(jí),因此它能夠以極高的精度進(jìn)行材料加工,對(duì)周圍材料的熱影響極小,幾乎不會(huì)產(chǎn)生熱損傷。這種激光技術(shù)廣泛應(yīng)用于眼科手術(shù)、精密微加工、科學(xué)研究等領(lǐng)域。飛秒激光是一種超短脈沖激光技術(shù),其特點(diǎn)包括極短的脈沖寬度、極高的峰值功率和極高的空間和時(shí)間分辨率。飛秒激光的脈沖寬度通常在飛秒(1飛秒等于10^-15秒)量級(jí),因此它能夠以極高的精度進(jìn)行材料加工,對(duì)周圍材料的熱影響極小,幾乎不會(huì)產(chǎn)生熱損傷。這種激光技術(shù)廣泛應(yīng)用于眼科手術(shù)、精密微加工、科學(xué)研究等領(lǐng)域。
飛秒激光加工有如下優(yōu)點(diǎn):高能量密度、高功率密度、高精度、高速度、非接觸加工、高效率、低熱影響、高穩(wěn)定性和重復(fù)性。超精密加工技術(shù)是指加工精度達(dá)到亞微米級(jí)甚至納米級(jí)的制造技術(shù),主要包括超精密車削、磨削、銑削和電化學(xué)加工等方法。這些方法能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)硬脆材料、難加工材料和功能材料的精確加工,適用于光學(xué)元件、微型機(jī)械、生物醫(yī)療器件等領(lǐng)域。常見的超精密加工方法有:1.超精密車削:使用金剛石刀具進(jìn)行加工,能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)非球面和自由曲面的高精度加工。2.超精密磨削:采用超硬磨料磨具,適用于加工硬質(zhì)合金、陶瓷等高硬度材料。3.超精密銑削:利用金剛石或立方氮化硼刀具,適用于復(fù)雜形狀零件的高精度加工。4.超精密電化學(xué)加工:通過電解作用去除材料,適用于加工微細(xì)、復(fù)雜結(jié)構(gòu)的零件。飛秒激光是精密微加工和光子制造的理想選擇,可用于制造光子晶體、周期性納米結(jié)構(gòu)、三維光子集成結(jié)構(gòu)等。
飛秒激光在加工領(lǐng)域具有明顯的優(yōu)勢(shì),主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:一、極高的加工精度飛秒激光能夠?qū)崿F(xiàn)微米級(jí)甚至納米級(jí)的加工精度,這得益于其極短的脈沖持續(xù)時(shí)間和高精度的靶向聚焦定位能力。這使得飛秒激光在加工微小和復(fù)雜結(jié)構(gòu)時(shí)具有無可比擬的優(yōu)勢(shì),例如制造微流控芯片、光學(xué)元件等高精度元件。二、極小的熱影響區(qū)由于飛秒激光的脈沖持續(xù)時(shí)間極短,其加工過程幾乎不會(huì)產(chǎn)生熱效應(yīng),從而避免了材料因熱變形和熱損傷而導(dǎo)致的性能下降。這使得飛秒激光在加工精細(xì)結(jié)構(gòu)時(shí)能夠保持材料的原始性能,提高產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性。飛秒激光鉆孔,就是使用頻率非常高的激光對(duì)材料進(jìn)行鉆孔。北京自動(dòng)化飛秒激光相機(jī)模組鏡頭切割器
激光鉆孔是一種非接觸式孔加工工藝,使用高度集中的光束在從金屬到非金屬和聚合物等各種材料上鉆孔。上海代工飛秒激光刀具制造
激光加工是利用光的能量經(jīng)過透鏡聚焦后在焦點(diǎn)上達(dá)到很高的能量密度,靠光熱效應(yīng)來加工的。激光加工不需要工具、加工速度快、表面變形小,可加工各種材料。加工材料的方式是通過去除材料來實(shí)現(xiàn)的,對(duì)于所有材料而言,都有其特定的燒蝕閾值—既達(dá)到材料不可逆破壞的能量密度。這時(shí)引入另外一個(gè)概念,激光的脈沖寬度,既一次激光脈沖加工的時(shí)間。脈沖寬度影響材料的燒蝕閾值,對(duì)于相同的材料,激光脈沖寬度越窄,材料的燒蝕閾值越低,達(dá)到燒蝕閾值所需的單脈沖能量越小。飛秒激光加工的脈沖寬度(每個(gè)脈沖加工的時(shí)間)為飛秒級(jí)別,1飛秒為1秒的10的負(fù)十五次方,也就是通常意義的一千萬(wàn)億分之一秒。在如此短的時(shí)間內(nèi),激光脈沖與物質(zhì)作用時(shí)間短,且能量集中在一個(gè)個(gè)脈沖里,峰值功率高,作用效率高,與物質(zhì)相互作用,在沒有發(fā)生熱效應(yīng)時(shí),激光脈沖已經(jīng)消失,熱效應(yīng)非常小(幾納米范圍)甚至沒有。上海代工飛秒激光刀具制造