圖1:用飛秒激光器在不鏽鋼樣品(a)上加工槽口。不需要進行後續加工，因為(wei) 熱影響區域（HAZ）幾乎可以忽略不計。用納秒激光器加工的樣本(b)會(hui) 出現較大的模糊區域，需要進行額外的加工。

飛秒激光器的另一個(ge) 優(you) 勢源於(yu) 其所具有的高強度（超過1012W/cm2）幾乎能在原子水平上分割材料。本質上，這會(hui) 形成微等離子體(ti) ，而材料也在由此產(chan) 生的擴張作用下被去除。結果是產(chan) 生的碎屑很少，有利於(yu) 高縱橫比深孔鑽削加工等應用。

超薄及難加工材料的加工

具有各種形狀和尺寸的現代顯示器采用薄玻璃板、薄膜、鋁箔來打造顯示器的結構，同時還包括偏光鏡、彩色濾光片、防護玻璃罩和觸摸屏。激光器提供了通過可重複、無接觸的加工手段來加速工藝流程以及提高生產(chan) 率的方式。同時，激光器的運用還使得新產(chan) 品能夠接軌超薄玻璃、保形切割或全新材料組合等多種新趨勢。

氮化鋁、氧化鋁、氮化矽和氧化鋯等陶瓷材料已成為(wei) 在很多領域頗受歡迎的高性能材料。它們(men) 具有很好的電氣絕緣性能，同時耐高溫，因而成為(wei) 手機天線及高性能發光二極管（LED）封裝等產(chan) 品不可分割的一部分。

鑽削和切割陶瓷是飛秒激光器彰顯卓越性能的一個(ge) 領域。生產(chan) 商可以獲得高品質的幾何形狀。所加工的孔具有精密的形態、光滑的內(nei) 壁，最大限度地降低了表麵碎屑的產(chan) 生（圖2）。由於(yu) 後續加工需求很少甚至可免，飛秒激光器往往能夠大幅提高生產(chan) 率以及降低生產(chan) 成本。

圖2：這個(ge) 不鏽鋼箔上清潔、無碎屑的切割孔凸顯了飛秒激光器對薄型材料加工的優(you) 勢。

在強化玻璃產(chan) 品的加工方麵，飛秒激光微細加工設備可以很容易地實現對於(yu) 機械係統來說極具挑戰的高品質直線切割、曲線切割和內(nei) 部切割。高峰值功率的飛秒激光器可實現高速加工，並且提供出色的邊緣質量和強度。

薄型材料的去除

集成電路複雜性和密集度的提高，給半導體(ti) 行業(ye) 帶來了新的加工挑戰。如，半導體(ti) 晶圓的厚度在持續變薄，材料使用更多樣化，尺寸更小型化。所有這些特征將傳(chuan) 統製造方法逼到了極限的邊緣。

由於(yu) 能實現所要求的材料加工品質和精度，超快激光器成為(wei) 這些新應用的首選工具。例如，在選擇性激光燒結加工中，有可能在不影響底層的情況下，切除厚度僅(jin) 為(wei) 十分之幾納米的極薄的一層材料。

盡可能降低對打標和雕刻的影響

采用標準和防偽(wei) 解決(jue) 方案實現產(chan) 品商標識別和可追蹤性對於(yu) 現代製造手段而言是十分必要的。就很多應用而言，對材料內(nei) 部進行激光打標是非常有吸引力的解決(jue) 方案。但是，對於(yu) 低脈衝(chong) 激光係統來說，打標激光器的脈衝(chong) 周期足以引發材料因受熱而產(chan) 生微裂紋，從(cong) 而影響品質和長期可靠性。相較之下，飛秒激光器在很短的脈衝(chong) 周期內(nei) 積聚了能量，熱量不會(hui) 傳(chuan) 遞到周邊材料上。激光打標過程因而也不會(hui) 受到熱量影響，微裂紋便不會(hui) 形成（圖3）。

圖3：在100微米的鈷鉻（CoCr）線纜上的這些盲孔顯示，飛秒激光器可以消融表麵，並且不會(hui) 出現微裂紋

與(yu) 其它技術相比，激光打標有諸多優(you) 勢，包括外觀更一致、耐久性好，容易使用。激光打標可以獲得美觀的效果，主要是因為(wei) 可以產(chan) 生色彩對比度高、光學密度均勻的標記。根據加工類型和材料的不同，可以形成深黑色和亮白色的激光標記。耐久性和外觀質量對於(yu) 頻繁使用的產(chan) 品如智能手機、可穿戴設備來說尤其重要。飛秒脈衝(chong) 長度通過減少表麵影響，擴大了激光打標的應用範圍，並可用於(yu) 薄型材料。

金屬表麵材料的精密去除工藝是讓打標產(chan) 品在視覺上產(chan) 生對比效果的一種常用方法。飛秒激光器由於(yu) 峰值功率高，可以對許多材料進行高效雕刻，並可以有效提高功率，同時保持表麵質量。由於(yu) 熱量不會(hui) 積聚在材料內(nei) 部，因此可對具有不同表麵機理的材料進行不同深度的高品質加工，賦予產(chan) 品與(yu) 眾(zhong) 不同的外觀。

飛秒激光工具解決(jue) 方案

不管是什麽(me) 應用，或激光脈衝(chong) 周期如何，激光器成功實現微細加工涉及精密定製激光脈衝(chong) 周期和功率密度等諸多要素，以獲得預期效果。這需要深刻了解激光器與(yu) 材料的相互作用機製，以調整變量如脈衝(chong) 長度、脈衝(chong) 能量、光斑大小，激光技術或其它因素。當根據手頭的任務對這些因素進行恰當的調整後，飛秒激光工具便可以成為(wei) 許多應用的首選工具。

如果需要選用飛秒激光器，要尋找對激光器與(yu) 材料特性具有豐(feng) 富知識，並且能對短期、大量應用提供支持的供應商。許多製造商錯誤地認為(wei) ，所有激光器都是相同的。而事實上，由於(yu) 光學器件略有不同，每一個(ge) 激光器都與(yu) 其它激光器在功能方麵略有不同。因此，生產(chan) 線中的每一個(ge) 工具都應由激光工具供應商進行精確校準，以調整這些變量，確保結果穩定一致。

就像超快激光器可以輕輕碰觸表麵一樣，我們(men) 還未全麵發現並挖掘飛秒激光器所有潛在的應用領域。但有一點是可以肯定的，隨著係統和設備愈發趨向小型化和複雜化，飛秒激光器將越來越多地被應用到這類產(chan) 品的加工中去。