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超快激光器在制造业中的应用及前景

导读: 继传统的气体、固体激光器之后,光纤激光器、半导体激光器、超短脉冲激光器等新型激光器的问世与高速发展,显然会为工业、制造业带来新的机遇和挑战。

随着激光技术的不断发展与成熟,在当下,激光器已广泛应用于高端制造、信息通讯、生物和医疗健康等产业及军事工业、国防安全等领域,是当今世界战略高科技竞争的重要设备之一,越来越多的传统产业依靠激光加工技术,提升产品的加工质量,解决传统加工方法和工艺不能解决的难题,成功完成转型。许多发达国家也将发展激光技术作为本国优先布局的领域,给予大力支持。

继传统的气体、固体激光器之后,光纤激光器半导体激光器、超短脉冲激光器等新型激光器的问世与高速发展,显然会为工业、制造业带来新的机遇和挑战。近日,记者专访国内光电子领域新锐专家、格雷森实业有限公司CTO张珂,分享最前沿技术超快激光器在制造业中的应用及前景。

记者:直至上世纪90年代,各种可调谐超短脉激光器才完成了从研究实验室向工业加工领域的转移,在不同领域得到广泛应用。作为一门非常年轻的新学科,超快激光的发展速度可谓惊人。深耕光电子领域近十年,请您介绍下超快激光技术研发的最新进展?

张珂:随之德国“工业4.0”和“中国制造2025”的启动发展,今后高端制造、智能制造、高精密制造的需求会明显增加,因此,超快激光与先进微纳加工技术的结合是学术界和激光应用行业的最新热门方向。不过,超快激光的微纳制作是一个超前沿的穿插学科范畴,它涉及机械、光学、物理、化学、材料等领域,并在国防、生物、信息、医疗器件、汽车等范畴普及应用,也就是说,未来的超快激光技术将涉足更多的学科。以超快激光指脉宽短于10ps (10-11s)的激光为例,其具备地超强和超快的奇特优势,使制作进程在感化时光和峰值功率等趋于极端,使微结构加工的精度得到大幅度提升,这对于很多学科的进步和高新技术的突破都具有巨大的推动力量。

记者:您和您的格雷森团队在超快激光技术领域也有深入研究,目前已取得怎样的突破?

张珂:格雷森团队研发的激光器实际上为高稳定性全波段超快激光器,结合了光纤激光与超快激光技术,包含1微米、1.5微米和2微米波长的超快光纤激光器,能够聚焦到微米尺度的空间区域,同时具有极高的峰值功率和超短的脉冲宽度,不仅有效避免了加工过程中的热量转换及热扩散,实现了真正意义上的激光“冷”加工,同时提高了微加工的精度,已与多个行业领域取得了合作。如与微电子技术的合作,其大规模集成电路向更微型化满足了更高的运算速度和强大的功能要求;而在航空航天、精密机械、生物医学等领域,其精密加工能力也有着广泛的应用替力。目前,不同形式的超快激光微纳制作受到各国的重视,成为时代“新宠”。

记者:对于超快激光器未来的发展趋势,您有怎样的预测?

张珂:在应用领域,更精细的加工与数字化转化是发展的重点。一是小型化生产,加大投资力度,生产小型超快激光器和微加工系统,改善加工环境,延长机器寿命,二是针对激光器加工特点和加工材料开发模型设计软件,利用大数据技术,对加工过程进行模拟仿真,实现最佳参数加工。而从学术领域来看,发展完整的理论解释,发现极端情况下,激光与物质相互作用的物理本质,会成为激光技术不断深化发展的重要理论基础。(来源:中国网)

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