北京自动化飞秒激光精密喷嘴

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。飞秒激光钻孔尤其擅长加工Ø0.2以下的微孔。北京自动化飞秒激光精密喷嘴

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。上海超精密飞秒激光切割我们一直使用激光切割钻石，用于生产钻石唱片针。我们还使用激光加工蓝宝石、红宝石和陶瓷上的细孔。

飞秒激光技术激光器本身的性能突破平均功率与重复频率的飙升早期：飞秒激光器多为低重复频率（kHz量级）、低平均功率（瓦级）的科研仪器。突破：得益于薄片碟片、光纤和InnoSlab等新技术的成熟，高功率飞秒激光器已成为工业主流。平均功率从数十瓦跃升至数百瓦甚至千瓦级，重复频率可达MHz（兆赫兹）量级。意义：实现了从“精密雕刻”到“精密制造”的跨越。高重复频率意味着单位时间内更多的有效脉冲，加工效率提升了几十到上百倍，使得飞秒激光大规模工业应用（如面板玻璃切割、新能源电池加工）成为可能。

飞秒激光在精密加工中的独特能力与应用，超越衍射极限的“超衍射”加工原理：利用多光子吸收的非线性特性，加工阈值非常陡峭，只有焦点中心强度好的区域才会发生改性，加工尺寸可以突破光学衍射极限，达到亚波长甚至纳米级别。应用：微光学元件：制作衍射光学元件、微透镜阵列、波导结构。防伪与装饰：在材料内部或表面制作亚微米结构，产生结构色或特殊光学效果。光子器件：直接在光学材料内部刻写光栅、耦合器。真正的三维（3D）内部加工原理：对于透明材料（如玻璃、透明聚合物），飞秒激光只有在焦点处才能达到足够高的强度引发非线性吸收，从而可以选择性地在材料内部任意位置进行改性，而表面和路径上的材料不受影响。应用：微流控芯片：在玻璃或塑料内部直接雕刻出复杂的三维微通道网络。光数据存储：在玻璃内部写入多层、高密度的数据点，实现“5D存储”。集成光学：在透明基板内部制造三维光波导、分束器、干涉仪。利用飞秒激光在合适的工艺参数下能加工出重铸层和微裂纹极少的高质量微孔。

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。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。自动化飞秒激光覆膜贴合工具

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。北京自动化飞秒激光精密喷嘴

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。北京自动化飞秒激光精密喷嘴