到達工件的功率
利用超快激光實現精細加工,最主要的任務是操縱激光束,並將激光功率轉換成最大的生產(chan) 效率和質量。整個(ge) 加工過程需要充分考慮工件的幾何特征以及加工精度等要求,構建最終的加工係統。該係統將需要一套的光學元件,如掃描儀(yi) 、F-Theta透鏡、聚焦元件、波片、穿孔光學元件,以及許多其他元件。
整個(ge) 加工過程還需要考慮線性或旋轉加工。無論是最先進的線性加工,還是掃描儀(yi) ,都沒有動態應用超過1MHz的脈衝(chong) 頻率,盡管激光技術可能為(wei) 這方麵的發展做好了準備。
噴油嘴鑽孔
生產(chan) 節油、低排放的發動機,是汽車行業(ye) 麵臨(lin) 的一個(ge) 重大挑戰,解決(jue) 這個(ge) 問題的關(guan) 鍵是實現更加清潔的燃料燃燒,這個(ge) 問題可以通過優(you) 化燃油噴嘴來實現。
用高功率皮秒激光器鑽孔噴油嘴,產(chan) 生了非常尖銳的邊緣,孔內(nei) 沒有毛刺或熔化,表麵非常光滑,從(cong) 而能實現最優(you) 化的燃料噴霧。此外,噴油嘴的錐度可以從(cong) 正值、零值到負值,為(wei) 優(you) 化噴射過程提供了一定的自由度。50W的平均功率與(yu) 高達250μJ的脈衝(chong) 能量相結合,能夠實現高速、高質量的鑽孔。
半導體(ti) 晶圓切割
目前,從(cong) 一塊矽片上分離出計算機芯片的最先進的方法是用金剛石鋸切割。然而薄矽片非常易碎,這回也是金剛石鋸切割所麵臨(lin) 的一大挑戰。由於(yu) 存在機械接觸,晶圓在鋸割的過程中必須非常小心謹慎,以避免破壞晶圓或是在切割邊緣產(chan) 生破損。
皮秒激光器與(yu) 高速和精密線性加工相結合,可作為(wei) 一種非接觸式工具實現比金剛石鋸更快速的晶圓切割。使用皮秒脈衝(chong) 激光器的另一個(ge) 優(you) 點是:其能實現更高的切割質量以及可以忽略的熱影響區,這樣切割邊緣將具有更高的強度,這對於(yu) 晶圓在下一個(ge) 處理步驟中保持良好的機械負荷非常重要。
心血管支架切割
心血管支架製造商正在試圖利用高分子材料的優(you) 勢,例如可吸收性。使用連續光纖激光器或固體(ti) 激光器實現的最先進的激光聚變切割,隻適用於(yu) 切割金屬支架,並且會(hui) 產(chan) 生融化和毛刺,這將需要昂貴的後續處理過程,同時也降低了產(chan) 量。
選擇適當的波長、切割元件和旋轉加工,皮秒激光器能實現與(yu) 熔融切割相匹敵的切割速度,並在切割質量方麵具有明顯優(you) 勢,能將後續處理降低到最低程度,進而提高生產(chan) 量。此外,相同的皮秒激光器可用於(yu) 切割聚合物及其他非金屬支架,能實現較高的切割速度與(yu) 切割質量,使其成為(wei) 用於(yu) 醫療設備製造的一種具有潛力的切割工具。
適當的波長、切割元件和旋轉加工,能使皮秒激光器實現高速切割,並且能獲得較高的高分子材料切割質量,這些材料是開發出來用於(yu) 心血管支架和其他醫療設備的主要材料。
顯示器玻璃切割
顯示器製造商正在尋找新的切割解決(jue) 方案,要求切割後玻璃的邊緣具有較高的強度。此外,顯示行業(ye) 的發展趨勢正在向超薄玻璃和化學硬化覆層玻璃發展,並且需要靈活的形狀以實現時尚設計。
與(yu) 矽類似,玻璃是一種脆性硬質材料。最先進的顯示器玻璃切割是通過機械劃線實現的。這種方法產(chan) 生的切割邊緣通常會(hui) 有裂縫和碎屑,並且切割邊緣的強度較差,這使得邊緣打磨成為(wei) 一個(ge) 必不可少的後續步驟。打磨步驟的必要性不僅(jin) 限製了玻璃結構的靈活性,而且也限製了玻璃的厚度。
經過多年的應用開發,皮秒激光器已經在移動顯示器的批量生產(chan) 中實現了較大突破,不僅(jin) 切割邊緣質量有了提高,而且還實現靈活的幾何形狀。皮秒激光器已經成為(wei) 切割超薄玻璃以及硬化玻璃的一種功能強大的工具。
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