Les caractéristiques de l’usinage femtoseconde sont simplement analysées

  18 Sep , 2020         Chris         9060

  Femtoseconde laser est un laser avec une largeur d’impulsion de 1-1000 Fs (1 FS =10-15s). D’autres lasers sont des lasers pulsés ou continus avec une largeur d’impulsion de 1000 Fs (1 ps).

   Le traitement au laser doit être pris en compte dans le processus de longueur d’onde laser, d’énergie (ou de puissance), de largeur d’impulsion, de fréquence, de fréquence d’impulsion, de polarisation et de phase, devrait également envisager de concentrer le système et la vitesse et la direction de balayage, la composition, la structure et la forme des matériaux traités, et même les conditions de l’environnement matériel comme la température et l’atmosphère.

Principe technologique

  Le traitement femtoseconde présente de nombreux avantages, d’abord reflétés dans sa haute précision, en fonction des caractéristiques de l’absorption multi-photon et de l’effet de seuil, et l’effet thermique dans le traitement peut être ignoré (c’est-à-dire que le traitement à froid est souvent souligné). Il convient de noter ici que cela se réfère au cas de la monopulse ou la fréquence des impulsions est relativement faible, mais aussi relativement parlant, la longueur d’onde laser et les caractéristiques du matériau de l’objet sont ignorés ici.

  En principe, le laser femtoseconde peut obtenir une puissance de pointe extrêmement élevée (énergie d’impulsion/largeur d’impulsion) avec une faible énergie d’impulsion en raison de sa courte largeur d’impulsion. Lorsque le laser est davantage concentré sur le matériau avec une lentille objective, divers effets nonlinaires forts peuvent être causés en raison de la densité d’énergie élevée près de la mise au point.

   L’usinage au laser peut être considéré comme une sorte de réaction induite par le laser, qui peut être divisée en vibration moléculaire induite et en excitation électronique en principe. La première est une réaction thermique, tandis que la seconde interagit avec les liaisons chimiques associées aux électrons dans la coquille atomique qui constitue une substance. Compte tenu de la structure de la bande d’énergie de la matière, les lasers à longue longueur d’onde tels que le laser CO2 utilisent généralement la réaction thermique causée par les vibrations moléculaires, tandis que les lasers à courte longueur d’onde tels que le laser exciter utilisent la coupure des liaisons chimiques causées par l’excitation électronique.

   Traitement au laser femtoseconde proche infrarouge par le processus multiphoton, c’est-à-dire, bien que le matériau dans la longueur d’onde laser (lambda) pas d’absorption linéaire, mais près du point focal de l’intensité lumineuse est très élevé, par l’absorption multiple (n) photons en même temps, jouera une courte longueur d’onde (lambda/n) de la lumière à la matière à l’intérieur comme matériau pour produire le même effet, la mise en œuvre est contrôlée par la sélectivité spatiale de la microstructure, et sans affecter la structure de surface, qui est un autre avantage du laser de traitement de la femtoseconde.

    Lorsque le laser femtoseconde interagit avec les matériaux, nous considérons le milieu sans absorption linéaire dans la longueur d’onde laser. Tout d’abord, l’énergie laser est déposée dans le système électronique par absorption multi-photon ou ionisation, puis par une série de transfert d’énergie et de processus de transport, conduisant à une série de changements dans les matériaux. En général, sous l’irradiation laser, le temps d’excitation du photon d’absorption des électrons se situe dans la plage de FS (dans le processus d’action de l’impulsion), suivie d’un couplage électron-phonon, et le temps de transfert d’énergie vers le réseau et l’équilibre thermique du treillis est de l’ordre de plusieurs à des dizaines de ps. L’échelle de temps de la diffusion thermique et de la fonte des matériaux varie selon les matériaux, ce qui est essentiellement de l’ordre de dizaines à des centaines de ps. Le temps de formation ablatif de la surface matérielle varie de plusieurs centaines de Ps à NS.

   Sous l’action du laser nanoseconde et picoseconde, l’énergie laser déposée dans le gaz électronique est transmise au réseau cristallin dans le temps où l’impulsion laser irradie le matériau, provoquant ainsi le chauffage, la fonte et même l’ablation du matériau. L’effet thermique est évident dans le processus. Cependant, la largeur d’impulsion du laser femtoseconde est plus petite que l’échelle de temps de l’interaction électron-phonon, et l’énergie laser déposée dans le gaz électronique n’a pas le temps de transmettre à l’impulsion laser ione. À l’heure actuelle, la température du gaz électronique est très élevée, tandis que la température de l’ion est très basse. Le matériau a un processus d’ablation « er », qui inhibe l’effet hydromécanique, l’effet thermique et ainsi de suite. La précision d’usinage est très élevée. Ainsi largement utilisé dans la microélectronique, l’aérospatiale et d’autres domaines industriels, mais également utilisé dans les domaines médicaux, tels que la correction de la myopie, la chirurgie du cerveau.