超快激光的特点、应用及市场前景分析

2018-08-08 16:00

想必大家都听过“飞秒激光治近视”这句广告语，但相信很多人并不了解什么是飞秒激光，同样的还有纳秒激光、皮秒激光，这些奇怪的秒和我们常见的激光有什么不同呢？今天OFweek激光网就带大家来解读一下这几种激光的特点及应用。

实际上，纳秒、皮秒、飞秒都是时间单位，1ns＝10^-9s，1ps＝10^－12s，1fs＝10^－15s。这个时间单位，表示的是一个激光脉冲的脉冲宽度，简言之就是在如此短暂的时间内输出一个脉冲激光。由于其输出单脉冲时间非常非常短，因此这样的激光称为超快激光。当把激光能量集中在如此短的时间内，会获得巨大的单脉冲能量和极高的峰值功率，在进行材料加工时，会很大程度上避免长脉宽、低强度激光造成材料熔化与持续蒸发现象（热影响），可以大大提高加工质量。

在工业上，通常将激光分成连续波（CW）、准连续（QCW）、短脉冲（Q－Switched）、超短脉冲（Mode－Locked）四类。连续波以多模连续光纤激光器为代表，占据了当前工业市场的大部分份额，广泛应用于切割、焊接、熔覆等领域，具有光电转换率高、加工速度快等特点。准连续波又称长脉冲，可产生ms～μs量级的脉冲，占空比为10％，这使得脉冲光具有比连续光高十倍以上的峰值功率，对于钻孔、热处理等应用来说非常有利。短脉冲指的是ns量级的脉冲，广泛的应用于激光标刻、钻孔、医疗、激光测距、二次谐波的产生、军事等领域。超短脉冲则是我们所说的超快激光，包括达到ps、fs量级的脉冲激光。

当激光以皮秒、飞秒量级的脉冲时间作用到材料上时，会使加工效果发生显著变化。飞秒激光能聚焦到比头发直径还要小的空间区域内，使电磁场的强度比原子核对其周围电子的作用力还要高出数倍，从而实现许多地球上所不存在的、其他的方法也无法得到极端物理条件。随着脉冲能量急剧上升，高功率密度的激光脉冲能轻易地剥离外层电子，使电子脱离原子的束缚，形成等离子体。由于激光与材料相互作用的时间极短，等离子体还没来得及将能量传递给周围材料，就已经从材料表面被烧蚀掉，不会给周围的材料带来热影响，因此超快激光加工也被称为“冷加工”。同时，超快激光几乎可加工所有的材料，包括金属、半导体、钻石、蓝宝石、陶瓷、聚合物、复合材料和树脂、光阻材料、薄膜、ITO膜、玻璃、太阳能电池片等等。

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