由聚焦的USP激光器產(chan) 生的高峰值強度光束，因非線性光學克爾效應而產(chan) 生的自聚焦，會(hui) 進一步提升功率密度，直到在某一閾值處產(chan) 生低密度等離子體(ti) 。該等離子體(ti) 降低了光束路徑中心的材料折射率，並促使光束散焦。如果將光束聚焦光學器件進行適當的配置，則可以周期性地重複該聚焦/散焦效應，並且能形成穩定的細絲(si) ，這種細絲(si) 能通過光學透明材料延伸超過幾毫米的深度。通過加工件相對於(yu) 激光束的相對移動來使這些激光產(chan) 生的細絲(si) 彼此靠近，就能實現連續切割。典型的細絲(si) 直徑在0.5到1微米的範圍內(nei) ，可實現非常高精度的切割。

這種切割技術的所有商業(ye) 版本，例如相幹-羅芬公司的SmartCleave都曾使用了皮秒激光器。當前有幾家顯示器製造商廣泛使用這些係統，因為(wei) 這種係統能夠有效地切割厚度達10毫米的玻璃。

但是，在某些應用中的一個(ge) 缺點就是這些皮秒激光器係統並不是材料中性的。切割玻璃上的聚酰亞(ya) 胺和金屬等混合層基底通常需要額外的激光工藝來切割具有所需高質量邊緣的非玻璃層。

飛秒激光器具有比皮秒激光器高得多的峰值功率與(yu) 平均功率比，並且能夠通過傳(chuan) 統切割（即，通過材料蒸發進行切割）實現對幾乎任何材料的加工。然而，與(yu) 皮秒激光器相比，飛秒激光器因其更高的成本和更低的功率而尚未用於(yu) 成絲(si) 切割應用。

但是，行業(ye) 對多層基板切割的需求已經促使激光製造商開發能提供較高平均功率、且更具成本效益的飛秒激光器。因此，研發人員利用摻鐿光纖而不是傳(chuan) 統的鈦：藍寶石作為(wei) 增益介質實現了上述目的。

相幹公司研發的工業(ye) 級Monaco飛秒激光器，就能提供高達60W的平均功率。而且，它的脈衝(chong) 寬度可以實現從(cong) <350 fs到> 10 ps的調整，從(cong) 而可以針對不同的成絲(si) 條件以及其他材料切割和紋理工藝進行輸出功率的優(you) 化。

在相幹公司的應用實驗室中，使用了這種激光器進行玻璃成絲(si) 的測試。Monaco飛秒激光器可以通過使用所謂的“突發模式”來切割厚度達幾毫米的玻璃，其中激光輸出被分成一係列快速爆發。單個(ge) 脈衝(chong) 之間的短暫間隔（20ns）產(chan) 生與(yu) 整個(ge) 脈衝(chong) 能量而不是單個(ge) 脈衝(chong) 能量成比例的材料相互作用。

最重要的是，他們(men) 已經證明，通過精心的工藝優(you) 化，具有兩(liang) 種或更多種不同材料的分層基材可以實現一次完全切割，同時還具有優(you) 異的邊緣質量。在下麵所示的例子中，通過原子力顯微鏡測量的邊視圖結果顯示，0.5毫米厚玻璃上的20微米聚酰亞(ya) 胺用平均功率為(wei) 40瓦、脈衝(chong) 寬度為(wei) ～350fs的飛秒激光切割，產(chan) 生的表麵粗糙度小於(yu) 350納米。

玻璃基板切割新工藝：飛秒激光實現不同材料加工

美國相幹公司產(chan) 品營銷總監Michael Laha表示：“對於(yu) 那些使用我們(men) 皮秒激光器的平板顯示器（FPDS）和智能設備廠商而言，SmartCleave已經成為(wei) 一個(ge) 很受歡迎的工藝。但是，製造商要求將這種技術擴展到混合層基板，而不需要額外的操作步驟。持續的工作已經證明我們(men) 能滿足這種需求：即與(yu) 市麵現有皮秒激光器擁有類似每瓦特成本的飛秒激光器。”