上海超精密飞秒激光精密制造

飞秒激光技术新材料与新工艺的开拓突破：成功应用于传统激光难以加工的超硬、超脆、高反、高导材料，如金刚石、蓝宝石、碳化硅、石墨烯、透明导电薄膜等。应用案例：宽禁带半导体：SiC、GaN的晶圆隐形切割与表面结构化。医疗植入体：在钛合金、可降解镁合金表面制造促进骨结合的微纳结构。新能源：锂电池极片的极耳切割（无毛刺、无热影响，防止短路）、薄膜太阳能电池的图案化。智能化与在线监控突破：集成机器视觉、人工智能算法和等离子体发光/声波在线监测，实现加工过程的实时反馈与自适应控制。意义：确保了大规模生产中加工结果的一致性和高良率，是走向智能化制造的标志。飞秒激光可以聚焦到透明材料的内部，实现真正的三维微加工。上海超精密飞秒激光精密制造

飞秒激光技术优势与面临的挑战优势总结：表较高精度：亚微米至纳米级特征尺寸。表较高质量：无热损伤，边缘质量好。表较大灵活性：3D内部加工，材料普适性强。非接触、无工具磨损。挑战与未来方向：成本：飞秒激光器及配套系统昂贵。效率：虽然单点精度极高，但大面积加工的效率仍是大规模生产的瓶颈。并行加工（如空间光调制器分束）是重要发展方向。工艺复杂性：需要深厚的知识进行参数优化和路径规划。过程监测：开发实时反馈系统，确保加工的一致性和可靠性。广东微米级飞秒激光真空板与一般的MCT钻孔不同，飞秒激光加工具有热处理后易于加工孔的优点。

由于PDMS膜是一种柔软、透明、化学惰性的材料，飞秒激光在其表面进行加工时通常具有以下优势：飞秒激光具有极高的空间分辨率和精细加工能力，可以实现在PDMS膜表面进行微小尺度的加工，如微孔、微通道等。飞秒激光的超短脉冲时间意味着加工过程中产生的热影响区域非常小，因此可以比较大限度地减少PDMS膜的热损伤和变形。飞秒激光加工过程中通常不会产生明显的熔化或烧焦，因此可以保持PDMS膜的表面质量和机械性能。在PDMS膜上，飞秒激光可以进行微加工，如微孔钻孔、微通道切割、微结构刻蚀等。这些加工可以应用于微流体芯片、微型生物医学器械、微流控系统等领域，以实现微型结构的制备和功能实现。

激光打孔工艺可分为长脉冲（ms级）和短脉冲（ns、ps、fs级）激光工艺，注意脉冲宽度是个时间单位，不是长度单位，其中ps皮秒激光和fs飞秒激光也被行业内叫做超快激光。两种工艺相比各有优缺点，同样是气化材料加工小孔，前者因为其单个脉冲照射时间更长，能提供更多能量快速去除材料，相当于大刀阔斧效率高；后者能量细小峰值功率高，可瞬间气化微量材料，素有冷加工的美誉，相当于小刀精啄，几乎没有重熔层，表面质量更好，专业一点讲就是超快激光由于脉冲持续时间远小于材料中受激电子通过转移、转化等形式的能量释放时间，只需考虑电子吸收入射光子的激发和储能过程，加上高达TW（10^12W）级的峰值功率，能量在只有几个纳米厚度内迅速聚集，瞬间产生的超高电子温度值远超材料汽化温度，材料直接从固态转为气态，在表面形成高密度、超热、高压的等离子体状态，实现非热熔性加工。飞秒激光适用于在各类金属、非金属、复合材料等多种材料上进行盲孔/异型孔等结构的可控锥度精细加工。

飞秒激光开启了“无刀手术”时代。眼科手术（：LASIK手术（飞秒激光制瓣）：替代传统的机械角膜刀，制作更好、更平滑的角膜瓣，安全性更高。全飞秒SMILE手术：直接在角膜基质层内进行透镜状切割，然后通过微切口取出，实现了真正的“微创”。白内障手术（飞秒激光辅助）：用于精确制作角膜切口、撕裂囊和前囊膜切开、预劈核，大幅提高手术的可预测性。细胞与神经科学：双光子显微成像：利用飞秒激光进行深层的高分辨率、无损伤三维成像。光镊与细胞手术：操纵细胞、细胞器，甚至进行细胞内手术。外科手术：可用于极精密的切割，出血少，愈合快。飞秒激光是指时域脉冲宽度在飞秒（10-15秒）量级的激光，在时间分辨率上属于超快激光。上海超精密飞秒激光超细孔

飞秒激光钻孔，就是使用频率非常高的激光对材料进行钻孔。上海超精密飞秒激光精密制造

飞秒激光技术未来突破方向展望“速度”与“精度”的再平衡：通过多光束并行加工（如利用空间光调制器）、超快扫描等技术，在保持纳米级精度的同时，将加工速度再提升1-2个数量级。多功能集成：将飞秒激光的加工、成像、光谱分析功能集成于单一平台，实现“加工-检测-修正”一体化。新物理效应探索：利用极端参数飞秒激光，探索光与物质相互作用的新机理，如激光诱导周期性表面结构的新机制，并反向指导新加工工艺的开发。成本持续下降：随着市场规模扩大和技术成熟，系统成本有望进一步降低，渗透到更多中好的制造业领域。上海超精密飞秒激光精密制造