北京微米级飞秒激光研磨

云母是一种天然的矿物材料，具有优良的电气、机械和化学性能，广泛应用于电子、电力、通讯、航空航天等领域。其中，云母片的加工是这些领域中一项非常重要的技术。近年来，随着科技的不断进步，飞秒激光技术逐渐应用于云母片的加工中，具有高精度、高效率和高可靠性的优势。飞秒激光是一种超短脉冲激光，其脉冲宽度在飞秒（1飞秒等于10-15秒）量级，具有极高的瞬时功率和能量密度。利用飞秒激光的这些特性，可以实现材料的高精度加工，例如打孔、切割、刻蚀等。在云母片的加工中，飞秒激光打孔和切割设备的应用已经越来越广。云母片的飞秒激光微孔加工设备通常采用脉冲宽度在几个飞秒到几百飞秒的激光器，通过聚焦透镜将激光束聚焦在云母片上，形成极小的光斑。在激光的作用下，云母片内部的电子吸收光能后迅速跃迁到高能态，随后通过非弹性碰撞将能量传递给晶格，使局部晶格产生瞬间高温或产生等离子体。随着时间的推移，这些能量的作用逐渐扩展到周围晶格，形成孔洞。通过控制激光的脉冲数量和脉冲宽度等参数，可以精确控制打孔的大小和深度。使用YAG激光器的脉冲持续时间较长，为 ∼20ns（1ns=10-9s），会导致热影响区和激光处理区域周围出现裂纹。北京微米级飞秒激光研磨

叉指电极是指状或梳状的面内有周期性图案的电极，这种电极被用来产生与可穿透材料样品和敏感涂层的电场相关的电容。作为电信号传输重要部件，广泛应用于生物医疗检测、环境在线监测，食品安全检测，安全监测等重要领域。飞秒激光是一种高精度加工工具，可用于制造叉指电极。飞秒激光具有极高的精度和分辨率，可以实现微米级别的加工精度，适用于制造需要高精度的叉指电极。同时，飞秒激光加工是一种非接触加工方法，不会在工件表面留下机械划痕或残留应力，适用于制造需要表面光滑度高的叉指电极。飞秒激光的超短脉冲时间意味着加工过程中的热影响区非常小，可以避免因热导致的材料变形或损伤，适用于制造需要高质量加工表面的叉指电极。除此之外，飞秒激光可以加工各种材料，包括金属、陶瓷、塑料等，适用于制造不同材料制成的叉指电极。飞秒激光加工还可以实现复杂形状的叉指电极制造，因为它不受加工形状的限制，可以实现高度个性化和定制化的加工。微米级飞秒激光打孔对于飞秒激光而言，脉冲作用时间已经实际小于1 ps，电子没有足够的时间将能量传递给晶格。

飞秒激光作用于金属和非金属加工时原理完全不同，金属表面存在大量的自由电子，当激光照射金属表面时，自由电子会瞬间被加热，数十飞秒内让电子电子发生碰撞，自由电子将能量传道给晶格，形成开孔。但由于自由电子碰撞的能量要比离子小的多，所以传导能量需要较长时间，但目前该难题已被我国科学家攻克。在飞秒激光作用于非金属材料时，由于材料表面自由电子较少，激光照射时先要使得材料表面电离，进而产生自由电子，剩下的环节与金属材料一致。飞秒激光加工微孔时，在初级阶段先形成一个小坑，随着脉冲数量的增多，坑深度不断增加，但随着深度的增加，坑底的碎屑飞出的难度也越来越大，导致激光向底部传播的能量越来越少，*终达到深度不可增加的饱和状态，即打完一个微孔。

目前用于眼科屈光诊疗的全飞秒激光应该是飞秒技术在医疗中应用的成熟的设备之一。还有扩张器、内窥镜和导管等的加工等等。还有在医学诊疗方面，与长脉冲激光相比，飞秒激光能量高度集中，作用期间几乎没有热量传输效应，因此也不会引起周围环境温度的上升，这在激光手术医疗应用方面非常重要。数度的温度上升一方面会在瞬间变成压力波传到神经细胞产生痛感，另一方面可能会对生物体组织造成致命伤害。因此，飞秒激光可以实现无痛和无损伤的安全诊疗。飞秒激光钻孔技术可被运用于核聚变上，核聚变中的点火靶球具有充气微孔，需求高精度及数量多来控制精确度。

飞秒激光在诱导金属微结构加工应用方面和精细加工方面的其他应用如下：金属纳米颗粒加工自1993年HengleinA等人利用激光消融法制备金属纳米颗粒以来，许多研究小组制备出高纯度、力度分布均匀的金属纳米颗粒。LinkH等人进一步控制飞秒激光的能流密度和照射时间，将金属纳米棒完全融化为金属纳米点。与其他激光脉冲相比，飞秒激光改变的金属颗粒尺寸大小和特定形状，使金属纳米颗粒特别是贵金属（Au、Hg、Pt、Pd等）在催化、非线性光学、医用材料科学等领域具有广阔的应用前景。超快激光可以使材料发生多光子吸收，可以突破光学衍射极限进行加工。北京微米级飞秒激光研磨

飞秒，是一种时间单位，等于10-15秒，即1/1,000,000,000,000,000秒。北京微米级飞秒激光研磨

飞秒(femtosecond)也叫毫微微秒，简称fs，是标衡时间长短的一种计量单位，飞秒激光是人类目前在实验室条件下所能获得至短脉冲的技术手段。飞秒激光在瞬间发出的巨大功率比全世界发电总功率还大，已有所应用，科学家预测飞秒激光将为下世纪新能源的生产发挥重要作用。飞秒激光是一种以脉冲形式运转的激光，持续时间非常短，只有几个飞秒，一飞秒就是10的负15次方秒，也就是1/1000万亿秒，它比利用电子学方法所获得的至短脉冲要短几千倍。这是飞秒激光的一个特点。飞秒激光的第二个特点是具有非常高的瞬时功率，可达到百万亿瓦，比全世界发电总功率还要多出百倍。飞秒激光的第三个特点是，它能聚焦到比头发的直径还要小的空间区域，使电磁场的强度比原子核对其周围电子的作用力还要高数倍。北京微米级飞秒激光研磨