Berita Industri

Ciri, aplikasi dan prospek pasaran laser ultrafast

2021-08-02
Sebenarnya, nanosecond, picosecond dan femtosecond adalah unit masa, 1ns = 10-9s, 1ps = 10-12s, 1FS = 10-15s. Unit masa ini mewakili lebar denyut nadi laser. Ringkasnya, laser berdenyut dihasilkan dalam masa yang singkat. Oleh kerana masa output nadi tunggal sangat pendek, laser seperti itu disebut laser ultrafast. Apabila tenaga laser terkonsentrasi dalam waktu yang singkat, tenaga nadi tunggal yang besar dan daya puncak yang sangat tinggi akan diperoleh. Semasa pemprosesan bahan, fenomena pencairan bahan dan penyejatan berterusan (kesan terma) yang disebabkan oleh lebar nadi panjang dan laser intensiti rendah akan dielakkan secara besar-besaran, dan kualiti pemprosesan dapat ditingkatkan.

Dalam industri, laser biasanya dibahagikan kepada empat kategori: gelombang berterusan (CW), kuasi berterusan (QCW), nadi pendek (beralih Q) dan nadi ultra pendek (mod terkunci). Diwakili oleh laser serat CW multimode, CW menempati sebahagian besar pasaran industri semasa. Ia digunakan secara meluas dalam bidang pemotongan, pengelasan, pelapisan dan bidang lain. Ia mempunyai ciri-ciri kadar penukaran fotolistrik yang tinggi dan kelajuan pemprosesan yang cepat. Gelombang separa berterusan, juga dikenali sebagai nadi panjang, dapat menghasilkan denyut pesanan MS ~ μ dengan kitaran tugas 10%, yang menjadikan daya puncak cahaya berdenyut lebih dari sepuluh kali lebih tinggi daripada cahaya berterusan, yang sangat baik untuk penggerudian, rawatan haba dan aplikasi lain. Nadi pendek merujuk kepada ns nadi, yang banyak digunakan dalam penandaan laser, penggerudian, rawatan perubatan, laser mulai, generasi harmonik kedua, ketenteraan dan bidang lain. Ultrashort pulse adalah apa yang kita panggil laser ultrafast, termasuk laser denyut PS dan FS.

Apabila laser bertindak pada bahan dengan masa nadi picosecond dan femtosecond, kesan pemesinan akan berubah dengan ketara. Laser femtosecond dapat memfokuskan pada kawasan spasial yang lebih kecil daripada diameter rambut, menjadikan intensiti medan elektromagnetik beberapa kali lebih tinggi daripada daya atom untuk memeriksa elektron di sekelilingnya, sehingga dapat menyedari banyak keadaan fizikal ekstrem yang tidak ada pada bumi dan tidak dapat diperoleh dengan kaedah lain. Dengan peningkatan tenaga nadi yang pesat, denyut laser ketumpatan daya tinggi dapat dengan mudah melepaskan elektron luar, membuat elektron melepaskan diri dari ikatan atom dan membentuk plasma. Kerana masa interaksi antara laser dan bahan sangat pendek, plasma telah tersekat dari permukaan bahan sebelum mempunyai waktu untuk memindahkan tenaga ke bahan-bahan di sekitarnya, yang tidak akan membawa kesan termal pada bahan-bahan di sekitarnya. Oleh itu, pemprosesan laser ultrafast juga dikenali sebagai "pemprosesan sejuk". Pada masa yang sama, laser ultrafast dapat memproses hampir semua bahan, termasuk logam, semikonduktor, berlian, safir, seramik, polimer, komposit dan resin, bahan fotoresis, filem nipis, filem ITO, kaca, sel suria, dll.

Dengan kelebihan pemprosesan sejuk, laser denyut nadi pendek dan ultrashort telah memasuki bidang pemprosesan ketepatan seperti pemprosesan mikro nano, rawatan perubatan laser halus, penggerudian ketepatan, pemotongan ketepatan dan sebagainya. Kerana nadi ultrashort dapat menyuntikkan tenaga pemprosesan ke kawasan tindakan kecil dengan cepat, pemendapan ketumpatan tenaga tinggi seketika mengubah mod penyerapan dan pergerakan elektron, menghindari pengaruh penyerapan linear laser, pemindahan dan penyebaran tenaga, dan pada dasarnya mengubah mekanisme interaksi antara laser dan jirim. Oleh itu, ia juga telah menjadi tumpuan optik nonlinier, spektroskopi laser, bioperubatan, optik medan kuat Fizik bahan terkondensasi adalah alat penyelidikan yang kuat dalam bidang penyelidikan saintifik.

Berbanding dengan laser femtosecond, laser picosecond tidak perlu memperluas dan memampatkan denyutan untuk penguatan. Oleh itu, reka bentuk laser picosecond agak mudah, lebih menjimatkan kos, lebih dipercayai, dan kompeten untuk pemesinan mikro ketepatan tinggi dan bebas tekanan di pasaran. Walau bagaimanapun, sangat pantas dan ultra kuat adalah dua trend utama pengembangan laser. Laser femtosecond juga mempunyai kelebihan yang lebih besar dalam rawatan perubatan dan penyelidikan saintifik. Adalah mungkin untuk mengembangkan laser ultrafast generasi seterusnya dengan lebih cepat daripada laser femtosecond pada masa akan datang.