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飞秒祛斑好还是皮秒祛斑好(皮秒和飞秒的换算)

张世龙2021年12月20日 11:15天道酬勤390

虽然对激光加工不是很了解,但是你经常能听到纳秒激光、皮秒激光、飞秒激光等吗?

首先明确时间单位的换算吧

1毫秒=0.001秒=10-3秒

1s (微秒)=0.000001=10-6秒

1ns (纳秒)=0.0000000001秒=10-9秒

1ps (皮秒)=0.0000000001秒=10-12秒

1fs (飞秒)=0.000000000001秒=10-15秒

明确了时间单位,我们发现飞秒激光是一种超短脉冲的激光加工。 近十年来,超短脉冲激光加工技术取得了突飞猛进的发展。

超短脉冲激光的意义

人们自古以来就尝试利用激光进行微细加工。 但是,由于激光的长脉冲宽度和低激光强度会导致材料持续熔化蒸发,虽然激光束会聚焦在小光点上,但对材料的热冲击仍然很大,限制了加工精度。 只有减少热量的影响才能提高加工质量。

激光以皮秒级的脉冲时间作用于材料时,加工效果将发生明显变化。 随着脉冲能量急剧上升,高功率密度足以剥离外层电子。 由于激光与材料相互作用的时间短,在离子向周围材料传递能量之前会从材料表面烧蚀,不会对周围材料产生热影响,因此也称为“冷加工”。 由于冷加工带来的好处,短脉冲激光和超短脉冲激光进入了工业生产应用。

激光加工:长脉冲VS超短脉冲

超短脉冲加工能非常快地注入到小的作用区域,瞬间的高能量密度堆积改变了电子吸收和运动方式,避免了激光的线性吸收、能量转移和扩散等影响,从根本上改变了激光和物质的相互作用机理。

长脉冲激光加工后的部位

超高速激光脉冲加工后的部位

激光加工的广泛应用

激光加工包括高功率的切断、焊接; 各种激光加工手段,如微加工钻孔、划线、切割、纹理、剥离、隔离等,主要用途如下。

1 .钻头

在电路基板的设计中,使用陶瓷基板代替以往的塑料基板,实现了更好的热传导效果。 为了连接电子零件,需要在板上开几十万个m级的小孔。 因此,确保基底的稳定性不受钻头时热输入的影响是十分重要的,皮秒激光是这一应用的理想工具。

皮秒激光通过冲击挖掘的方式完成孔的加工,保证孔的均匀性。 不仅是电路板,皮秒激光还可以在塑料薄膜、半导体、金属膜、蓝宝石等材料上钻高质量的钻孔。

100m不锈钢薄板、钻头、3.3ns vs 200fs、1万个脉冲、烧蚀阈值附近:

2 .划线,切割

可以通过用扫描方式重叠激光脉冲来形成线。 通常,线的深度达到材料厚度的1/6之前,可以通过大量扫描深入陶瓷内部。 然后,沿着这些得分线从陶瓷基板上分离各个模块。 这种分离方法称为划线。

另一种分离方法是超短脉冲激光烧蚀切断,也称为烧蚀切断。 用激光烧蚀材料,去除直到材料耗尽。 该技术的优点是加工的孔的形状和尺寸有很大的灵活性。 所有的处理步骤都可以用一台皮秒激光进行。

皮秒激光和纳秒激光对聚碳酸酯材料进行划线加工有不同的效果。

3. 线烧蚀(去除镀层)

另外一种经常被视作微加工的应用是在不损害或轻微损害基底材料的情况下精确去除涂层。烧蚀既可以是几微米宽的线,也可以是几平方厘米的大面积去除。

由于涂层的厚度通常远小于烧蚀的宽度,以至于热量不能在侧面传导。因此可以使用纳秒级脉冲宽度的激光。

高平均功率激光、方形或矩形传导光纤、平顶光强分布,这几项技术的结合使得激光面烧蚀得以在工业领域得到应用。例如:使用通快公司的 TruMicro 7060 激光器去除薄膜太阳电池玻璃上的涂层。同样的激光器也可以应用在汽车工业中对抗腐蚀涂层进行去除,为后续焊接做准备。

4. 表面结构化

结构化可以改变材料表面的物理特性。根据荷花效应,疏水性表面结构让水从表面流掉。用超短脉冲激光器在表面创造亚微米结构可以实现这个特性,并可以通过改变激光参数对所要创造的结构进行精确控制。

相反的效果,例如亲水性表面,同样可以实现,而且微加工还可以创造更大尺寸的结构。这些工艺可以用于发动机中的油箱来制造一些降低磨损的微结构,或者在金属表面结构化实现与塑料的焊接。

5. 雕刻成型

雕刻成型是通过烧蚀材料创造三维形状。尽管烧蚀的尺寸可能会超过传统意义上所说的微加工的范畴,但是它所需的精度还是使它被划分到这类激光应用领域。皮秒激光可以用于加工铣床的多晶金刚石刀具边缘。

激光是加工多晶金刚石的理想工具,多晶金刚石是可以制作铣刀刀刃的极为坚硬的材料。使用雕刻成型技术来加工铣刀的切屑槽和齿,这种情形下激光的好处是非接触和高加工精度。

微加工具有非常广阔的应用前景,越来越多的生活用品正通过激光微加工进入我们的视野。

激光加工属于无接触式加工,具有后续工艺少,可控性好、易于集成,加工效率高、材料损耗小,环境污染低等显著优势,已广泛应用于汽车、电子、电器、航空、冶金、机械制造等行业,对提高产品质量、劳动生产率、自动化程度、减少材料消耗等起到愈来愈重要的作用。


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