北京自动化飞秒激光超精细

精密制造——工业升级的“光刻刀”，飞秒激光是解决传统激光无法完成的“疑难杂症”的方案。 透明材料加工（“内部雕刻术”）：应用：在智能手机的蓝宝石盖板、摄像头保护镜片上刻蚀标识；在汽车玻璃内部雕刻防伪码或装饰图案；制备微流控芯片；制造光纤光栅、光子晶体等光学元件。原理：透明材料对飞秒激光波长是“透明”的，但极高的峰值功率使得激光焦点处的材料通过非线性吸收瞬间改性或汽化，从而实现内部选择性加工，表面毫发无损。飞秒激光器属于脉冲振荡激光器， 被定位为脉冲宽度约为 100 fs（飞秒）的激光器。北京自动化飞秒激光超精细

飞秒激光的运用，本质上是人类在时间和能量把控能力上的一次飞跃。在产业界，它是实现精度、零损伤加工的利器，正在重塑制造的工艺极限。在科学界，它既是创造极端条件的“引擎”，又是观测快过程的“超高速摄像机”，不断拓展人类认知的边界。在医界，它已成为提升手术安全性与效果的“黄金标准”。从微观的电子运动到宏观的工业制造，飞秒激光的运用正深刻地改变着我们认识世界和改造世界的方式。运用原理回顾：三大特性决定三大方向在理解具体运用前，必须重温其物理基础：“冷”加工：能量在热量扩散前瞬间移除材料 → 用于需要超高精度、零热损伤的场合。“强”加工：极高的峰值功率可击穿任何物质，产生极端条件 → 用于创造新物态、驱动核反应、产生新型光源。“准”测量：脉冲本身是“快的时间标尺” → 用于探测分子、原子、电子层面的超快动态过程。高精度飞秒激光研磨飞秒激光加工设备是光、机、电、自动化技术为一体的综合科学，是一种先进的智能工具。

这是飞秒激光成熟和广泛的应用之一。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高效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。

飞秒激光技术从“二维”到“真三维”制造突破：利用透明材料内的非线性吸收，飞秒激光实现了在材料内部任意三维空间的选择性改性。应用案例：3D光子芯片与光波导：在玻璃内部直写光路，是未来光计算和量子信息的关键技术。微流控芯片：制造复杂的三维化学分析实验室。5D光学数据存储：在石英玻璃中实现海量的数据存储。加工精度突破衍射极限突破：结合多光子吸收和受激发射损耗等超分辨技术，飞秒激光加工的特征尺寸已能稳定达到<100纳米，甚至达到10纳米级别，远超传统光学衍射极限。意义：为纳米光子学、超材料、高密度存储等纳米器件的制备提供了强大工具。飞秒激光钻孔是一种使用高功率相干激光束快速加热材料以产生汽化现象并加工孔的技术。

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。相对于传统激光加工设备，飞秒激光由于脉冲时间短，被加工物不会被加热，适合加工30微米以下的高精度小孔。上海飞秒激光

飞秒激光具有极短的脉冲宽度，较宽的光谱范围以及极高的瞬时峰值功率，相较于长脉冲激光。北京自动化飞秒激光超精细

飞秒激光技术关键技术参数与物理内涵：脉冲宽度：通常在几十到几百飞秒。决定了与物质相互作用的瞬时性。脉冲能量与峰值功率：脉冲能量：单个脉冲携带的能量（微焦到焦耳级）。峰值功率 = 脉冲能量 / 脉冲宽度。可达太瓦至拍瓦，这是产生极端非线性效应的基础。重复频率：每秒钟输出的脉冲个数。从振荡器的MHz（高重频，用于精密加工、成像）到放大器的kHz甚至单次（低重频，用于强场物理）。中心波长与频谱：钛宝石激光器输出近红外（~800nm），也可通过光学参量放大等技术扩展到紫外到中红外波段。北京自动化飞秒激光超精细