自1985年啁啾脈沖放大技術(shù)發(fā)明以來(lái)，許多研究小組對(duì)強(qiáng)飛秒
激光脈沖與物質(zhì)的相互作用進(jìn)行了廣泛的研究。通過(guò)這些研究，目前利用
飛秒激光技術(shù)進(jìn)行高
精度材料加工的過(guò)程已經(jīng)在工業(yè)界找到了創(chuàng)新性的應(yīng)用機(jī)會(huì)。與傳統(tǒng)
激光器相比，飛秒激光材料加工技術(shù)可以顯著減少材料上的熱效應(yīng)。這是因?yàn)轱w秒激光脈沖將能量傳導(dǎo)到材料中所需要的時(shí)間比光電
耦合的時(shí)間要短，能量還來(lái)不及被擴(kuò)散到周圍媒介中，受熱的材料就已經(jīng)被噴射出來(lái)了。
]t/f<jKN^ R`He^ 此外，飛秒激光脈沖聚焦后所具有的光強(qiáng)峰值高，因此，它不只可以加工透明材料的表面，也能夠進(jìn)行內(nèi)部結(jié)構(gòu)的加工。與傳統(tǒng)
激光加工技術(shù)相比，飛秒激光加工技術(shù)的這些優(yōu)勢(shì)為它開拓了廣泛的應(yīng)用前景。
?iln<% G _^; ;i4VZ 表面
納米級(jí)周期結(jié)構(gòu)的加工
S[U/qO)m %_tk7x 最近的研究指出，利用飛秒激光器來(lái)進(jìn)行表面納米級(jí)周期結(jié)構(gòu)的加工有助于材料表面的功能化。當(dāng)飛秒激光對(duì)材料表面進(jìn)行輻照時(shí)，具有亞微米級(jí)周期率的納米級(jí)周期結(jié)構(gòu)能夠以一種自組裝的方式自動(dòng)生成。圖1給出了在硅晶圓上所形成的這類結(jié)構(gòu)，而這種結(jié)構(gòu)還可以在
金屬、陶瓷材料、
半導(dǎo)體和玻璃等材料中形成。這項(xiàng)技術(shù)的主要應(yīng)用包括：減小精密滑動(dòng)零件的摩擦損耗，比如汽車引擎元件；改善涂層的粘結(jié)強(qiáng)度；防止微粒的吸附；控制濕潤(rùn)性。佳能機(jī)械公司制造并銷售一種飛秒激光表面加工系統(tǒng)——Surfbeat R，它配備了Cyber激光公司的工業(yè)級(jí)飛秒激光器IFRIT。
]V<"(?,K ]bfqcmh< 平面顯示器的切割過(guò)程
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\ i| xt f 新一代平面顯示器要求玻璃的切割過(guò)程采用加工速度快且質(zhì)量高的
激光技術(shù)。這是因?yàn)槭褂脗鹘y(tǒng)的金剛石刀片切割技術(shù)很難提高產(chǎn)量。使用這項(xiàng)新型玻璃切割技術(shù)時(shí)，飛秒激光脈沖被聚焦到玻璃基底的后表面來(lái)進(jìn)行刻線。因?yàn)榧す獾拿}寬短，所以激光能量被局域空間的非線性電離過(guò)程吸收，從而能夠?qū)ΣＡУ暮蟊砻孢M(jìn)行加工，而不影響前表面。在后表面附近聚焦的飛秒激光脈沖在玻璃基底內(nèi)產(chǎn)生了小孔，這些小孔一直延伸到后表面上。對(duì)沿著切割線的小孔進(jìn)行排列，玻璃基底在機(jī)械應(yīng)力或者熱沖力作用下很容易斷開。
rA#s zUQe0Gc.b^ 速度超過(guò)400mm/s的高速玻璃切割已經(jīng)在無(wú)堿玻璃和硼硅玻璃中得到了成功的實(shí)踐，所使用的是新開發(fā)的重復(fù)頻率為50kHz、功率為5W的飛秒激光器。這項(xiàng)技術(shù)也可以被用于雙層玻璃基底的切割。
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