Características, aplicación y perspectiva de mercado del láser ultrarrápido
2021-08-02
De hecho, nanosegundo, picosegundo y femtosegundo son unidades de tiempo, 1ns = 10-9s, 1ps = 10-12s, 1FS = 10-15s. Esta unidad de tiempo representa el ancho de pulso de un pulso láser. En resumen, se emite un láser pulsado en tan poco tiempo. Debido a que su tiempo de pulso único de salida es muy, muy corto, dicho láser se denomina láser ultrarrápido. Cuando la energía del láser se concentra en tan poco tiempo, se obtiene una gran energía de un solo pulso y un pico de potencia extremadamente alto. Durante el procesamiento del material, se evitará en gran medida el fenómeno de la fusión del material y la evaporación continua (efecto térmico) causado por el ancho de pulso largo y el láser de baja intensidad, y la calidad del procesamiento se puede mejorar en gran medida.
En la industria, los láseres generalmente se dividen en cuatro categorías: onda continua (CW), cuasi continuo (QCW), pulso corto (Q-switched) y pulso ultracorto (modo bloqueado). Representado por el láser de fibra CW multimodo, CW ocupa la mayor parte del mercado industrial actual. Es ampliamente utilizado en corte, soldadura, revestimiento y otros campos. Tiene las características de alta tasa de conversión fotoeléctrica y alta velocidad de procesamiento. La onda casi continua, también conocida como pulso largo, puede producir pulsos de orden MS ~ μ S con un ciclo de trabajo del 10 %, lo que hace que la potencia máxima de la luz pulsada sea más de diez veces mayor que la de la luz continua, lo cual es muy favorable para perforación, tratamiento térmico y otras aplicaciones. El pulso corto se refiere al pulso ns, que se usa ampliamente en marcado láser, perforación, tratamiento médico, alcance láser, generación de segundo armónico, campos militares y otros. El pulso ultracorto es lo que llamamos láser ultrarrápido, incluido el láser de pulso de PS y FS.
Cuando el láser actúa sobre el material con un tiempo de pulso de picosegundos y femtosegundos, el efecto de mecanizado cambiará significativamente. El láser de femtosegundo puede enfocarse en un área espacial más pequeña que el diámetro del cabello, lo que hace que la intensidad del campo electromagnético sea varias veces mayor que la fuerza de los átomos para controlar los electrones que los rodean, a fin de darse cuenta de muchas condiciones físicas extremas que no existen en el tierra y no se puede obtener por otros métodos. Con el rápido aumento de la energía del pulso, el pulso láser de alta densidad de potencia puede desprender fácilmente los electrones externos, hacer que los electrones se separen de la atadura de los átomos y formar plasma. Debido a que el tiempo de interacción entre el láser y el material es muy corto, el plasma ha sido eliminado de la superficie del material antes de que tenga tiempo de transferir energía a los materiales circundantes, lo que no provocará un impacto térmico en los materiales circundantes. Por lo tanto, el procesamiento láser ultrarrápido también se conoce como "procesamiento en frío". Al mismo tiempo, el láser ultrarrápido puede procesar casi todos los materiales, incluidos metales, semiconductores, diamantes, zafiros, cerámicas, polímeros, compuestos y resinas, materiales fotorresistentes, películas delgadas, películas ITO, vidrio, células solares, etc.
Con las ventajas del procesamiento en frío, los láseres de pulso corto y pulso ultracorto han entrado en los campos de procesamiento de precisión, como el procesamiento micro nano, el tratamiento médico con láser fino, la perforación de precisión, el corte de precisión, etc. Debido a que el pulso ultracorto puede inyectar la energía de procesamiento en un área de acción pequeña muy rápidamente, la deposición instantánea de alta densidad de energía cambia el modo de absorción y movimiento de electrones, evita la influencia de la absorción lineal del láser, la transferencia y difusión de energía y cambia fundamentalmente el mecanismo de interacción. entre el láser y la materia. Por lo tanto, también se ha convertido en el foco de la óptica no lineal, la espectroscopia láser, la biomedicina, la óptica de campo fuerte. La física de la materia condensada es una poderosa herramienta de investigación en los campos de investigación científica.
En comparación con el láser de femtosegundo, el láser de picosegundo no necesita ampliar ni comprimir los pulsos para la amplificación. Por lo tanto, el diseño del láser de picosegundos es relativamente simple, más rentable, más confiable y es competente para el micromecanizado de alta precisión y sin estrés en el mercado. Sin embargo, ultra rápido y ultra fuerte son las dos tendencias principales del desarrollo del láser. El láser de femtosegundo también tiene mayores ventajas en el tratamiento médico y la investigación científica. Es posible desarrollar la próxima generación de láser ultrarrápido más rápido que el láser de femtosegundo en el futuro.
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