根據激光器的工作方式,激光可分為(wei) 連續激光和脈衝(chong) 激光。拿手電筒做個(ge) 比方,始終合上按鈕就是連續工作,迅速一開一關(guan) 就相當於(yu) 發出一個(ge) “光脈衝(chong) ”。連續激光的輸出功率一般比較低,適合於(yu) 激光通信、激光手術等場合;脈衝(chong) 激光則具有較大輸出功率,適合於(yu) 切割和測距等。
近年來,超短脈衝(chong) 激光成為(wei) 激光領域的先端發展趨勢。脈衝(chong) 越短,激光的精度越高、釋放的能量越大。在實驗室裏,激光脈衝(chong) 己達到飛秒級別(1飛秒等於(yu) 千萬(wan) 億(yi) 分之一秒)。我們(men) 知道,光一秒鍾可穿越30萬(wan) km,但它在100飛秒的時間內(nei) ,隻能通過人的頭發直徑那麽(me) 短的距離。
2012年,德國海德堡大學物理學家約瑟夫-比勒在哥本哈根接受了由丹麥王儲(chu) 弗雷德裏克頒發的“2012年度歐洲發明家獎—終身成就獎”。十幾年前,約瑟夫-比勒開發出新型“超短脈衝(chong) 激光”工藝,為(wei) 現代眼科激光矯正手術發展提供了重要基礎。有許多人通過激光矯正手術治療,不需再佩戴眼鏡(散光、近視和遠視)。在此之後,“超短脈衝(chong) 激光”迅速發展成為(wei) 治療老花眼和白內(nei) 障等眼科疾病的微創手術工具。飛秒激光器的出現進一步推動該了工藝的發展應用。這種特殊激光工藝能夠替代傳(chuan) 統機械切削作業(ye) ,並能有效提高作業(ye) 安全性和加工質量。約瑟夫-比勒“超短脈衝(chong) 激光”相關(guan) 研究工作曾受到德國聯邦教研部(BMBF)“生物光電子學”和“激光技術”兩(liang) 研究計劃項目的資助。
2013年,德國耶拿大學、羅伯特·博世有限公司和通快激光公司聯合研發的超短脈衝(chong) 激光精加工技術,被授予德國總統未來獎,博世也成為(wei) 第一個(ge) 將超短脈衝(chong) 激光投入大規模應用的工業(ye) 企業(ye) 。相關(guan) 研究人員說,這項技術可迅速、精確、大批量加工包括鑽石在內(nei) 的各種材料,應用領域非常廣泛,包括用於(yu) 加工越來越薄、硬度越來越高的手機顯示屏和人體(ti) 耐受性更強的體(ti) 內(nei) 移植物。用這種技術加工的高精度發動機燃油噴嘴可節約燃油近20%。
超快激光精密加工有兩(liang) 大特點。一是“冷加工”。傳(chuan) 統的激光加工術(包括納米激光)往往會(hui) 使金屬、玻璃等加工原材料受熱熔化。皮秒(一皮秒等於(yu) 1000飛秒)和飛秒激光產(chan) 生的局部高溫可達6000~C,比太陽表麵溫度還高,受作用材料表麵來不及產(chan) 生熱擴散就被直接汽化。二是“超精細”。超快激光能夠聚焦到超細微空間區域,同時具有極高峰值功率和極短的激光脈衝(chong) ,加工時切麵整齊、無微裂紋、無材料損傷(shang) 、無熔融區域。
超快激光的應用前景廣闊。智能手機的觸摸屏最薄隻有0.7mm,使用傳(chuan) 統金剛石切割玻璃基板易產(chan) 生裂紋和毛刺,用超快激光非接觸冷加工模式能克服這些弊端。超快激光用於(yu) 太陽能電池的鑽孔、刻線、劃槽以及表麵紋理化,可提高電池的光電轉換效率,降低生產(chan) 成本。為(wei) 治療血栓而植入人體(ti) 動脈的支架,有時會(hui) 生長疤痕組織,導致血管再次堵塞,而超快激光器加工製成的支架表麵則非常光滑,大大減少了疤痕組織生長的機會(hui) ..在節能環保、信息、生物、高端裝備製造業(ye) 和新材料等領域,超短脈衝(chong) 激光都有用武之地。
21世紀將成為(wei) “光的世紀”。美國全球行業(ye) 分析公司預測,2015年全球以激光為(wei) 主的光電子產(chan) 業(ye) 總產(chan) 值將接近1萬(wan) 億(yi) 美元。超短脈衝(chong) 激光將成為(wei) 革新的生產(chan) 工具。
轉載請注明出處。