玻璃、陶瓷和水晶等透明和脆性材料是高質量、高產量加工的曆史難題。傳統的機械工藝通常過於粗糙，尤其是對於更薄的材料，必須減慢速度以避免材料產生嚴重的破裂和碎屑。此外，工具磨損也成問題，因為刃口在其整個生命周期中不斷退化，而加工部件的質量、產量等很可能也會下降,再加上消耗品更換成本會隨著時間變得非常高昂。再則，硬質脆性材料導致很高的工具磨損率，而消耗品成本會隨著時間變得過高。因此，製造商越來越期望將激光器技術作為解決方案。

在許多情況下，納秒脈衝(chong) 激光器為(wei) 加工這些材料提供很好的成本和性能。對於(yu) 氧化鋁 (Al2O3) 陶瓷，即使紅外 (1064 nm) 波長也能實現高速深層劃線，不過更短的波長可實現更高的質量和更小的特征尺寸。玻璃切割和鑽孔在各種行業(ye) 中越來越常見，使用綠光和紫外波長通常能夠大獲成功。然而，隨著製造商追求越來越高的質量和更精細特征的加工，激光行業(ye) 必須提供越來越好的工具。

 

為(wei) 此，皮秒激光器技術在高質量、高產(chan) 量加工這些具有挑戰性的材料方麵得到越來越多的應用。然而，當前的皮秒激光器存在許多重大缺點- 它們(men) 常常價(jia) 格高昂、體(ti) 積龐大、不靈活並且不一定可靠。Spectra-Physics 的 IceFyre 重新定義(yi) 的皮秒微加工激光器市場。IceFyre 是一款新型工業(ye) 皮秒激光器，以行業(ye) 領先的性價(jia) 比實現卓越的性能、前所未有的多功能性、最小的尺寸以及工業(ye) 可靠性。

 

IceFyre 激光器在 1064nm 波長時提供 >200mJ 脈衝(chong) 能量和 >50W平均功率。此外，它包含TimeShift™ ps技術， 該技術允許通過可變子脈衝(chong) 間隔時間進行突發模式操作；每子次脈衝(chong) 的能量、間隔和突發包絡中的次脈衝(chong) 數量可變但仍然保持相同的最大輸出功率。

 

Spectra Physics 應用工程師使用 IceFyre 1064-50 進行了一係列透明和脆性材料加工實驗。這些實驗旨在為(wei) 特定工業(ye) 應用開發最佳工藝。經測試的材料包括 200μm厚Corning® Willow® 玻璃、150μm厚藍寶石和 200μm厚氧化鋁(Al2O3)陶瓷。在這些材料中，我為(wei) 直徑 5 至 10 mm 範圍的孔開發了環鋸切割工藝。

 

在用於(yu) 製造個(ge) 人移動設備的薄玻璃中，皮秒激光器已證明尤其有價(jia) 值。封閉形狀切割對按鈕、揚聲器開口、照相機窗口等特征的集成很重要。使用 IceFyre 激光器結合高速多程環鑽切割工藝，我們(men) 在 200μm厚Willow玻璃上切割出了直徑10 mm 的孔。圖 1 顯示完整切口的數碼照相機微距照片。孔切割時間約為(wei) 2.5 秒，燒蝕邊緣看起來非常光滑。經光學顯微鏡檢查確定，邊緣碎屑通常為(wei) 0-10 μm，切割邊緣的表麵輪廓數據顯示粗糙度 Ra 為(wei) <1 μm。

人造藍寶石幾十年來一直用於(yu) 手表蓋板，如今作為(wei) 按鈕和照相機窗口等組件的堅固抗劃傷(shang) 材料，越來越多地在移動設備中使用。在這些測試中，我們(men) 從(cong) 150 μm厚 C-麵雙麵拋光藍寶石上加工出小型圓盤。對於(yu) 此類極薄的脆性材料，開發高平均功率激光器的高速工藝非常具有挑戰性。經過精心的IceFyre 皮秒激光器工藝優(you) 化，我們(men) 在約 1.5 秒內(nei) 切割出直徑 5 mm 的圓盤。圖 2 顯示圓盤的照相機微距照片。該照片顯示良好的薄藍寶石材料加工質量，無可見碎屑， 並且切割邊緣光滑磨砂。

 

對於(yu) 更快的切割速度，側(ce) 壁粗糙度 Ra 通常約為(wei) 1.5 μm。然而，在產(chan) 量上稍作取舍，IceFyre 激光器還以 可在藍寶石中加工出0.5至 1.0 μm範圍的Ra值在藍寶石中加工出一些特征。

 

由於(yu) 結合了高硬度、高電氣絕緣性和高導熱性，氧化鋁陶瓷正越來越多地用於(yu) 發光二極管 (LED)散熱器、高溫印刷電路板(PCB)以及嚴(yan) 苛高溫環境的設備封裝等應用。

 

 

然而，由於(yu) 該材料的硬度和某種程度上的脆性，這些優(you) 勢同樣伴隨著精密加工的挑戰。使用 IceFyre 的短皮秒脈衝(chong) 結合高速多遍環鑽工藝，我們(men) 在該材料中高質量、高產(chan) 量地切割出直徑5 mm 的孔。圖 3 顯示加工孔的數碼照相機照片。每個(ge) 孔的加

工時間為(wei) 0.8 秒，相當於(yu) 約 20 mm/s 的線性切割速度。照片顯示切口邊緣和側(ce) 壁不存在使用長脈衝(chong) 寬度激光器加工時常常出現的變暗和碎屑沉積。

產(chan) 品：ICEFYRE 1064-50

IceFyre 正在申請專(zhuan) 利的設計重新定義(yi) 了皮秒微加工激光器，以行業(ye) 領先的性價(jia) 比實現卓越的性能和前所未有的多功能性。IceFyre基於(yu) Spectra-Physics的 It’s in the Box™ 設計，將激光器和控製器集成到行業(ye) 最小的封裝中。IceFyre 的獨特設計利用光纖激光器的靈活性和Spectra-Physics 獨有的功率放大器能力，實現 TimeShift ps 可編程突發模式技術和廣泛的重複頻率可調節性。每台激光器均配備一組標準波形；可選的 TimeShift ps GUI可用於(yu) 創建自定義(yi) 波形。該激光器為(wei) 高掃描速度的優(you) 質加工（例如使用多麵掃描鏡）提供同類中抖動最低的按需脈衝(chong) 觸發。