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超短脉冲激光器的应用发展

时间:2021-01-12 来源:新特光电 访问量:1084

近年来,超短脉冲光技术得到了普及,自20世纪90年代以来,各种可调谐超短脉冲锁模固体激光器达到了实用化。可调谐激光器是一种激光下能级处于振动激发状态,使振荡频带加宽的光子限定激光。

典型的钛宝石激光器的工作稳定,实现了平均输出功率为1 W的超短(最短约为5fs)脉冲光。若采用掺Yb离子的激光晶体,则可获得更高平均输出功率的亚皮秒脉冲输出。

短脉冲激光器的应用

对PCB和FPC进行切割和钻孔时,最大限度地去减小热影响区域是非常重要的,切面或孔附近材料的热影响区域在某种程度上来说属于热降解的一种。而使用超短脉宽激光器可以最大限度减小热影响区域。超短脉冲可以让激光处理过程“更冷”,即实现“冷加工”。这是因为其脉冲持续时间短于有机材料中的热扩散时间,也就是说,大部分激光脉冲能量还没来得及扩散时就已被喷射出的材料带走了。

脉冲宽度在飞秒以及皮秒范围的超短脉冲激光器(USP),能够将能量很好地限制在激光光斑的附近。当功率密度达到每平方厘米内有几十个GW时,激光加工将实现“冷”烧蚀状态,也就是说,在这种情况下,大部分的材料从激光直射的区域直接蒸发。这样,在光斑附近可能产生的间接破坏就大大减少了,因为材料蒸发时间短,热量来不及传导。大部分被吸收的能量以动能的形成被烧蚀了的材料带走。不过可惜的是,目前超短脉冲激光器很难在工业生产中得到应用。主要的原因是,平均功率低导致加工速度慢,所以很难与自动化材料处理设备相结合,此外就是激光器体积比较大(专用的激光器都是搭建在光学平台上)。

超短脉宽激光器的脉冲能量虽然比纳秒激光器小得多,但这类激光器较低的烧蚀阈值(较高的加工效率)抵消了降低的脉冲能量,因此产量更高。此外,超短脉宽激光器的脉冲重复频率更高,可支持快速多次加工,非常适合在基板(通常为陶瓷)顶部选择性地加工较薄的层。

新特光电提供的这款超快激光器是现今市场上最低拥有成本的飞秒激光器放大系统,其将产生高功率飞秒脉冲的所有部件全部集成到一个箱子里,采用掺铒光纤飞秒激光器作为种子源,加上无需调整(NOTweak)的特殊设计,形成了世界上独一无二,超稳定、超紧凑的CPA系列钛宝石啁啾脉冲放大系统。

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