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飞秒激光器的应用

时间:2021-01-05 来源:新特光电 访问量:1091

近几年来,随着人们对生活质量要求的提高,国内的消费类电子,清洁能源,新能源汽车,生物医疗以及半导体等行业得到了蓬勃的发展。激光尤其是超快激光在这些高端智能制造领域的作用得到越来越多的体现。

超快超强激光主要以飞秒激光作为研究与应用的核心,作为一种独特的科学研究工具与手段,飞秒激光的应用可以大体上概括为三大主要方面,即飞秒激光在超快领域内的应用、在超强领域内的应用和在超微细精密加工中的应用。

(1)超快现象是指发生在物质微观体系中快速变化的物理、化学或生物过程。飞秒激光在超快现象研究领域中所起到的是一种快速过程诊断的作用。飞秒激光尤如一个极为精细的时钟和一架超高速的“相机”,可以将自然界中特别是原子、分子水平上的一些快速过程分析并记录下来。在这一领域,飞秒激光为我们开了一扇新的大门,让我们得以窥见更加细微的自然世界。

(2)飞秒激光在超强领域中的应用(又称为强场物理)归因于具有一定能量的飞秒脉冲的峰值功率和光强可以非常之高。这样的强光所对应的电磁场会远大于原子中的库仑场,从而很容易地将原子中的电子统统剥落出去。因此,飞秒激光是研究原子,分子体系高阶非线性、多光子过程的重要工具。与飞秒激光相应的能量密度只有在核爆炸中才可能存在。飞秒强光可以用来产生相干X射线和其它极短波长的光,可以用于受控核聚变的研究。

(3)随着集成电路规模的日益增大,电子元器件在尺寸上变得越来越小,这方面的需求为超微细加工技术提供发挥空间。飞秒激光用于超微细加工是飞秒激光用于超快现象研究和超强现象研究之外的又一个飞秒激光技术的重要的应用研究领域。这一应用是近几年顺应市场需求而开始逐步发展起来的,目前已经取得了不少重要的进展。

随着激光技术的发展,激光器向着更快脉冲、更高能量、更短波长的方向迈进,这给激光材料加工带来了革命性的进步。这使得飞秒超快和飞秒超强研究有所不同的是飞秒激光超微细加工与先进的制造技术紧密相关,对某些关键工业生产技术的发展可以起到更直接的推动作用。这主要体现在超快脉冲激光加工可以得到远高于长脉冲激光加工的精度,最高可以达到亚微米甚至纳米。超快脉冲激光除了可以进行材料切割打孔等基本加工之外,还能够实现材料表面的加工与改性,对透明材料内部的加工与改性,实现了其他加工方法无法实现的高精度、复杂形状元器件的加工。另外超快脉冲激光几乎可以与任何材料相互作用,可用于激光加工的材料不受限制。对于超硬、易碎、高熔点、易爆等材料的加工,更具有其他方法所无法匹敌的优势。

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