广东超精密飞秒激光蚀刻

飞秒激光与其他激光（如纳秒激光）的关键区别， 加工效果：质量与精度纳秒激光：副作用明显：产生熔渣、毛刺、重铸层（熔化的材料重新凝固）、微裂纹。热影响区大：改变了材料性能，可能导致变形。精度受限：热扩散限制了小特征尺寸。飞秒激光：“干净”的烧蚀：边缘清晰锐利，几乎没有热影响区。无重铸层和微裂纹：材料直接升华，没有液态相。超高精度：加工区域可小于聚焦光斑，实现亚微米甚至纳米级加工。可加工透明材料内部：利用非线性效应，只有在焦点处功率密度足够高时才会被吸收并改性，从而在透明材料（如玻璃）内部进行三维雕刻或制造光波导。秒激光用于加工时，其加工面会非常均匀平滑，毛刺较少甚至无毛刺，脉冲越短，越平滑均匀。广东超精密飞秒激光蚀刻

飞秒激光的运用，本质上是将“时间”作为一种全新的、强大的加工维度引入工业与科学。 趋势：功率更高、速度更快：向高平均功率、高重复频率发展，满足工业大规模量产需求。成本下降：主要器件（如飞秒激光器）成本降低，将推动其向更大的工业领域渗透。智能化与集成化：与机器人、在线监测、人工智能结合，实现智能自适应加工。新应用场景拓展：在量子技术、脑科学、深空探测等前沿领域的应用方兴未艾。挑战：初始高：系统和维护成本仍高于传统激光。工艺开发复杂：需要深入理解光与材料的非线性相互作用，工艺窗口需精细优化。加工效率瓶颈：对于大面积加工，其“点扫描”模式效率仍待提升。广东超精密飞秒激光蚀刻相对于传统设备，飞秒激光由于脉冲时间极短，被加工物体不会被加热，适合加工30微米以下的高精度小孔。

这是飞秒激光成熟和广泛的应用之一。精密微纳加工与工业制造，脆性材料加工：在蓝宝石玻璃（手机屏幕、摄像头保护盖）、特种玻璃、陶瓷上钻孔、切割、刻划。无崩边、无裂纹，良品率高。金属微加工：为航空发动机叶片制作好的的激光诱导周期表面结构，降低阻力；制造精密燃油喷嘴微孔；支架切割。透明材料内部三维加工：利用其非线性效应，在焦点处发生作用，可以在透明材料（如玻璃、晶体）内部进行选择性改性、写入波导、制作微流道、存储三维数据。这是其他激光无法做到的。太阳能电池：用于晶硅太阳能电池的选择性掺杂和边缘隔离。

基于“冷加工”特性，飞秒激光展现出以下强大优势：4. 独特的三维内部加工能力对于透明材料，飞秒激光可以精确地将能量聚焦在材料内部任意一点，只在该焦点处产生非线性吸收和改性，而不会损伤表面和传输路径。这是其他任何加工技术都无法比拟的。应用：制造三维光存储器件、微流控芯片、光子器件。5. 可控的加工深度与小损伤阈值通过精确脉冲能量，可以实现 “阈值加工” 。只有能量密度超过阈值的焦点中心区域才会被去除，能量略低的周围区域完好无损。这使得加工过程可控性极强，重复性高。6. 极好的脉冲一致性飞秒激光通常由锁模技术产生，脉冲序列具有极好的时域和空域稳定性。应用：在基础科研中作为超快探测的“闪光灯”，用于研究化学反应的过渡态、电子的超快动力学等。在激光切割行业中，适合于超薄金属箔材料切割的种类也分为纳秒紫外激光切割以及飞秒激光器切割等。

飞秒激光技术这是一种利用超短脉冲（飞秒量级）激光进行加工、测量的前沿技术。由于作用时间远小于材料中热扩散的时间（皮秒量级），能量在被加工材料吸收后，还来不及通过热传导影响周围区域，材料就已通过直接电离（多光子吸收/隧道电离） 被去除或改性。这被称为 “冷加工” 或 “无热加工”。脉冲能量除以脉冲宽度。由于脉冲极短，即使单脉冲能量为毫焦耳级别，其峰值功率也可轻松达到太瓦（10¹² 瓦）甚至拍瓦（10¹⁵ 瓦），相当于全球电网功率的瞬时聚焦。飞秒激光技术的未来发展潜力巨大，特别是在新能源的产生方面。广东超精密飞秒激光蚀刻

随着未来手机中蓝宝石和陶瓷等高附加值脆性材料的应用，飞秒激光加工将成为3C自动化设备中重要的组成部分。广东超精密飞秒激光蚀刻

传统激光（纳秒、微秒脉冲）依靠“热积累”：激光能量被材料吸收，转化为热量，通过热传导熔化、蒸发材料。这个过程不可避免地会产生热影响区，包括熔融残留、微裂纹、热应力变形和材料性质改变。飞秒激光则依靠“非线性冷烧蚀”：时间极短（飞秒量级）：激光脉冲作用时间远小于材料中能量转移到晶格（即转化为热）所需的时间（皮秒量级）。强度极高：超高功率密度直接导致材料发生多光子吸收/隧道电离，电子被瞬间剥离，形成高度电离的等离子体。等离子体膨胀与消散：等离子体在极短时间内迅速膨胀并消散，带走了绝大部分能量，未来得及将能量传递给周围材料。结果：材料直接被“移走”，实现“冷加工”。加工边缘清晰、无熔渣、无热损伤层，基本保持了材料的原始性质。广东超精密飞秒激光蚀刻