Отличить фемтосекундную обработку от обычной обработки
12 May , 2022
Chris
9232
Фемтосекундный лазер представляет собой лазер с шириной импульса 1-1000 Fs (1 FS 10-15s). Другие лазеры импульсные или непрерывные лазеры с ширино
Фемтосекундный лазер представляет собой лазер с шириной импульса 1-1000 Fs (1 FS 10-15s). Другие лазеры импульсные или непрерывные лазеры с шириной импульса 1000 Fs (1 ps).
Лазерная обработка должна быть рассмотрена в процессе лазерной длины волны, энергии (или мощности), ширины импульса, частоты, частоты пульса, поляризации и фазы, следует также рассмотреть систему фокусировки и сканирование скорости и направления, обработанного состава материала объекта, структуры и формы, и даже материальных условий окружающей среды, таких как температура и атмосфера. Ширина импульса является одним из важнейших лазерных параметров с универсальным влиянием. Для простоты следующее обсуждение предполагает, что все другие условия похожи (что трудно удержать), за исключением ширины импульса. Фемтосекундный лазер в основном относится к титану драгоценный камень и Yb3 "легированных кристаллов и волоконного лазера в основном используется в настоящее время, длина волны ближнего инфракрасного фемтосекундного лазера в районе 1 м.
Дорогих
Фемтосекундные лазеры в настоящее время используются в резки, бурения, сварки, маркировки, зачистки, ремонта и других обрабатывающих полей, но их применение не очень распространено. Во многих случаях другие лазеры хорошо работают, а во многих случаях делают такие работы, что фемтосекундные лазеры стоят дорого. Фемтосекундные лазеры намного дороже, чем длинноисмулкие и непрерывные лазеры. Другие фемтосекундные и пикосекундные лазеры с аналогичными параметрами иногда отличаются сотнями тысяч юаней.
Причин:
1) Получить средства массовой информации с широким спектром, такие как ти-гемстоуны, необходимы для производства ультракоротких фемтосекундных импульсов. Пропускная способность среды усиления определяет конечную ширину импульса. Таким образом, фемтосекундная лазерная среда усиления имеет более высокую потребность. Теперь это в основном титановых драгоценных камней, с некоторыми Yb3 "легированных кристаллов и стеклянных волокон.
2) фемтосекундные лазерные импульсы, как правило, необходимо заблокировать мембранную технологию, чтобы реализовать, используется для обработки большой импульсной энергии фемтосекундного импульса потребуется дальнейшая низкая импульсная энергия фемтосекундного импульса путем расширения импульса - регенеративного усилителя - технология сжатия для реализации, фемтосекундная лазерная система для использования оптических компонентов, таких как тонкая обработка зеркала щебечут и высокоэнергетического источника насоса, система лазерная система является более сложной.
Преимущества фемтосекундной лазерной обработки:
Фемтосекундная обработка имеет много преимуществ, впервые отраженных в ее высокой точности, основанной на характеристиках мультифотографического поглощения и порогового эффекта, а тепловой эффект в обработке можно игнорировать (то есть часто подчеркивается холодная обработка). Следует отметить, что это относится к случае монопульса или частоты импульса является относительно низким, но и относительно говоря, лазерная длина волны и характеристики объекта материала игнорируются здесь.
В принципе, фемтосекундный лазер может получить чрезвычайно высокую пиковую мощность (импульсная энергия/ширина пульса) с низкой энергией импульса из-за его короткой ширины импульса. Когда лазер дополнительно ориентирован на материал с объективной линзы, различные сильные нелинейные эффекты могут быть вызваны из-за высокой плотности энергии вблизи фокуса.
Лазерная обработка может рассматриваться как своего рода лазерная индуцированная реакция, которая может быть разделена на индуцированную молекулярную вибрацию и возбуждение электронов в принципе. Первая представляет собой тепловую реакцию, в то время как последняя взаимодействует с химическими связями, связанными с электронами в атомной оболочке, которая составляет вещество. Учитывая структуру энергетической полосы материи, лазеры длиной длины волны, такие как лазер CO2, используют тепловую реакцию, вызванную молекулярной вибрацией, в то время как лазеры с короткой длиной волны, такие как эксимерный лазер, используют химическую связь, вызванную возбуждением электронов.
Ближне-инфракрасная фемтосекундная лазерная обработка через процесс мультифотон, то есть, хотя материал в лазерной длины волны (lambda) не линейное поглощение, но вблизи координационного центра интенсивности света очень высока, через поглощение несколько (n) фотонов в то же время, будет играть короткую длину волны (lambda/ n) света к материалу внутри, как материал для получения того же эффекта, реализация контролируется пространственной селективности микроструктуры, и не влияя на структуру поверхности, которая является еще одним преимуществом.
Поскольку задействовано много нелинейных процессов, явления часто превышают наши предсказания и фантазии. Когда фемтосекундный лазер взаимодействует с материалами, мы рассматриваем среду без линейного поглощения в лазерной длине волны. Сначала лазерная энергия откладывается в электронную систему через мультифотографию поглощения или ионизации, а затем через ряд процессов передачи энергии и транспортировки, что приводит к ряду изменений в материалах. В целом, при лазерном облучении время возбуждения фотона поглощения электронов находится в пределах диапазона FS (в процессе импульсного действия), с последующим соединением электрон-фонона, а время передачи энергии в решетку и решетку теплового равновесия составляет порядка нескольких-десятков. Шкала времени термического диффузии и плавления материала варьируется в зависимости от различных материалов, которые в основном в порядке от десятков до сотен ps. Время аблятивного образования поверхности материала варьируется от нескольких сотен Ps до NS.
Под действием наносекундного и пикосекундного лазера лазерная энергия, отложенная в электронный газ, передается в кристаллическую решетку в течение того времени, когда лазерный импульс облучает материал, вызывая тем самым нагревание, таяние и даже абляцию материала. Тепловой эффект очевиден в этом процессе. Однако ширина импульса фемтосекундного лазера меньше временной шкалы взаимодействия электрон-фонона, а лазерная энергия, отложенная в электронном газе, не имеет времени для передачи в ионный лазерный импульс. В это время температура электронного газа очень высока, в то время как температура иона очень низкая. Материал обладает «холодным» процессом абляции, который подавляет гидромеханический эффект, тепловой эффект и так далее. Точность обработки очень высока. Проделана большая работа по сравнению влияния ширины импульса на лазерную обработку.FIG. 1 показывает, что фемтосекундная структура обработки импульса относительно крутая и чистая, а также хребты и остатки, вызванные тепловыми эффектами пикосекундных и наносекундных лазеров. Именно из-за высокой точности и "холодной обработки" характеристик фемтосекундного лазера, он может широко использоваться в микроэлектронике, аэрокосмической и других промышленных областях, но также используется в медицинских, таких как коррекция близорукости, хирургия мозга.