difinon
Ultrarapida lasero estas tipo de ultraintensa ultramallonga pulsa lasero kun pulsa larĝo malpli ol aŭ ene de la piko2a nivelo (10-12s), kiu estas difinita surbaze de la energia elira ondformo. Ĉi tiu difino rilatas al "ultrarapidaj fenomenoj". Ultrarapida fenomeno rilatas al fenomeno, kiu okazas dum fizika, kemia aŭ biologia procezo, kiu rapide ŝanĝiĝas en la mikroskopa sistemo de materio. En la atoma kaj molekula sistemo, la temposkalo de la movado de atomoj kaj molekuloj estas en la ordo de pikosekundoj ĝis femtosekundoj. Ekzemple, la periodo de molekula rotacio estas en la ordo de pikosekundoj, kaj la periodo de vibrado estas en la ordo de femtosekundoj. Kiam la pulsa larĝo de la lasero atingas la nivelon de piko2a aŭ femtosekundoj, ĝi povas plejparte eviti la influon sur la ĝeneralan termikan movadon de molekuloj (la termikan movadon de molekuloj estas la mikroskopa esenco de la temperaturo de materio), kaj la materialo estas generita laŭ la temposkalo de molekula vibrado. Influo, tiel ke dum oni atingas la celon de la prilaborado, la termikan efikon estas multe reduktita.
Tipoj
Ekzistas multaj klasifikmetodoj por laseroj, inter kiuj estas 4 plej ofte uzataj klasifikmetodoj, inkluzive de klasifiko laŭ laboranta substanco, klasifiko laŭ energia elira ondformo (laborreĝimo), klasifiko laŭ elira ondolongo (koloro), kaj klasifiko laŭ potenco.
Inter ili, laŭ la energia elira ondformo, laseroj povas esti dividitaj en kontinuajn laserojn, pulsajn laserojn kaj kvazaŭ-kontinuajn laserojn:
Kontinua Lasero
Ĝi estas lasero, kiu kontinue eligas stabilajn energiajn ondformojn dum laborhoroj. Ĝi karakteriziĝas per alta potenco kaj povas prilabori materialojn kun granda volumeno kaj alta fandopunkto, kiel ekzemple metalajn platojn.
Pulsita Lasero
Ĝi eligas energion en la formo de pulsoj. Laŭ la pulslarĝo, ĝi povas esti plue dividita en miliduentajn laserojn, mikroduentajn laserojn, nanoduentajn malŝaltilojn, pikoduentajn laserojn, femtoduentajn laserojn kaj attoduentajn laserojn; ekzemple, se pulsa lasero havas la pulslarĝon de la elira lasero inter 2 kaj 2 ns, kion ni nomas nanoduentaj laseroj, kaj tiel plu. Ni nomas pikoduentajn laserojn, femtoduentajn laserojn, attoduentajn laserojn kaj ultrarapidajn laserojn. La potenco de la pulsa lasero estas multe pli malalta ol tiu de la kontinua lasero, sed la prilabora precizeco estas pli alta ol tiu de la kontinua lasero, kaj ĝenerale, ju pli mallarĝa la pulslarĝo, des pli alta la prilabora precizeco.
Kvazaŭ-CW Lasero
Ĝi povas plurfoje eligi relative alt-energian laseron ene de certa periodo, kaj ĝi ankaŭ estas pulsa lasero teorie.
La energiaj eliraj ondformoj de la supre menciitaj 3 laseroj ankaŭ povas esti priskribitaj per la parametro "ŝarĝciklo". Por lasero, la ŝarĝciklo povas esti interpretita kiel la rilatumo de la tempo de la eliro de lasera energio rilate al la tuta tempo ene de pulsa ciklo.
Kontinua lasera ŝarĝciklo (=1) > kvazaŭ-kontinua lasera ŝarĝciklo > pulsa lasera ŝarĝciklo. Ĝenerale, ju pli mallarĝa la pulslarĝo de la pulsa lasero, des pli malalta la ŝarĝciklo.
En la kampo de materiala prilaborado, pulsaj laseroj komence estis transira produkto de kontinuaj laseroj. Tio estas ĉar la elira potenco de kontinuaj laseroj ne povas esti tre alta pro la influo de faktoroj kiel la portanta kapacito de kernaj komponantoj kaj la nivelo de teknologio en la frua stadio, kaj la materialo ne povas esti varmigita ĝis la fandopunkto. Ĉi tio atingas la celon de la prilaborado. Se certaj teknikaj rimedoj estas uzataj por koncentri la eliran energion de la lasero sur ununura pulso, tiel ke kvankam la tuta potenco de la lasero ne ŝanĝiĝas, la tuja potenco dum la pulso estas multe pliigita, kio kontentigas la postulojn de materiala prilaborado. Poste, kontinua laserteknologio iom post iom maturiĝis, kaj oni trovis, ke pulsa lasero havas grandan avantaĝon en prilabora precizeco. Tio estas ĉar la termika efiko de pulsa lasero sur materialojn estas pli malgranda, kaj ju pli mallarĝa la larĝo de la lasera pulso, des pli malgranda la termika efiko, kaj ju pli glata la rando de la prilaborita materialo, des pli alta estas la koresponda maŝinada precizeco.
komponantoj
Du kernaj postuloj de ultrarapidaj laseroj: alta stabileco, ultramallongaj pulsoj kaj alta pulsenergio. Ĝenerale, ultramallongaj pulsoj povas esti atingitaj per uzado de modŝlosa teknologio, kaj alta pulsenergio povas esti atingita per uzado de CPA-amplifilteknologio. La kernaj komponantoj inkluzivas oscilatorojn, streĉilojn, amplifilojn kaj kompresorojn. Inter ili, la oscilatoro kaj amplifilteknologio estas la plej malfacilaj, kaj ili ankaŭ estas la kerna teknologio de ultrarapidaj laserfabrikadaj firmaoj.
Oscilatoro
En la oscilatoro, ultrarapidaj laserpulsoj akiriĝas uzante reĝim-ŝlosan teknikon.
Brankardo
La streĉilo etendas la femto2-ajn sempulsojn dise en tempo je malsamaj ondolongoj.
amplifilo
Ĉirpita amplifilo estas uzata por plene energiigi ĉi tiun plilongigitan pulson.
Kompresoro
La kompresoro kunigas la plifortigitajn spektrojn de malsamaj komponantoj kaj restarigas ilin al la femto2-a larĝo, tiel formante femto2-ajn laserpulsojn kun ekstreme alta tuja potenco.
aplikaĵoj
Kompare kun nano2-aj kaj mili2-aj laseroj, kvankam la ĝenerala potenco de ultrarapidaj laseroj estas pli malalta, ĉar ĝi rekte agas sur la temposkalon de materialaj molekulaj vibroj, ĝi realigas "malvarman prilaboradon" en la vera senco, do la precizeco de la prilaborado estas multe plibonigita.
Pro malsamaj karakterizaĵoj, alt-potencaj kontinuaj laseroj, ne-ultrarapidaj pulsaj laseroj kaj ultrarapidaj laseroj havas grandajn diferencojn en postaj aplikaj kampoj:
Alt-potencaj kontinuaj laseroj (kaj kvazaŭ-kontinuaj laseroj) estas uzataj por tranĉado, sintrado, soldato, surfaca tegaĵo, borado, 3D presado de metalaj materialoj.
Ne-ultrarapidaj pulsaj laseroj estas uzataj por markado de nemetalaj materialoj, prilaborado de siliciaj materialoj, preciza gravuraĵo de metalaj surfacoj, purigado de metalaj surfacoj, preciza veldado de metaloj, mikromaŝinado de metaloj.
Ultrarapidaj laseroj estas uzataj por tranĉado kaj veldado de travideblaj materialoj kiel vitro, PET kaj safiro kaj malmolaj kaj fragilaj materialoj, preciza markado, oftalma kirurgio, mikroskopa pasivigo kaj gravurado de materialoj.
El la vidpunkto de uzado, altpotencaj kontinuaj laseroj kaj ultrarapidaj laseroj preskaŭ ne havas reciprokan anstataŭigan rilaton. Ili estas kiel hakiloj kaj pinĉiloj, kaj iliaj grandecoj havas siajn proprajn avantaĝojn kaj malavantaĝojn. La postaj aplikoj de ne-ultrarapidaj pulsaj laseroj iom interkovriĝas kun kontinuaj laseroj kaj ultrarapidaj laseroj. Laŭ la faktaj rezultoj, sub la sama apliko, ĝia potenco ne estas tiel bona kiel tiu de kontinuaj laseroj, kaj ĝia precizeco ne estas tiel bona kiel tiu de ultrarapidaj laseroj. Des pli elstara estas la kosto-efikeco.
Precipe la nano2nd ultraviola lasero, kvankam ĝia pulsa larĝo ne atingas la piko2nd-nivelon, la prilabora precizeco estas multe plibonigita kompare kun aliaj koloraj nano2nd-laseroj, ĝi estis vaste uzata en la prilaborado kaj fabrikado de 3C-produktoj. Estonte, kiam la kosto de ultrarapidaj laseroj malpliiĝos, ĝi eble okupos la nano2nd-ultraviolan merkaton.
Ultrarapidaj laseroj efektivigas malvarman prilaboradon kaj havas signifajn avantaĝojn en preciza prilaborado. Dum la produktadoteknologio de ultrarapidaj laseroj maturiĝas, la kosto iom post iom malpliiĝas. Estonte, oni atendas, ke ili estos vaste uzataj en medicina biologio, aerspaca, konsumelektroniko, lumigaj ekranoj, energia medio, precizaj maŝinoj kaj aliaj postaj industrioj.
Medicina Kosmetologio
Ultrarapidaj laseroj povas esti uzataj en medicinaj okulkirurgiaj ekipaĵoj kaj kosmetikaj aparatoj. Femto2-a lasero estas uzata en miopeca kirurgio kaj estas konata kiel "alia revolucio en refrakta kirurgio" post la teknologio pri ondofrontaj aberacioj. La okulakso de miopaj pacientoj estas pli granda ol la normala okulakso, tiel ke en la stato de okulgloba malstreĉiĝo, la fokuso de paralelaj lumradioj post refrakto fare de la refrakta sistemo de la okulo falas antaŭ la retinon. Femto2-a lasera kirurgio povas forigi troan muskolon en la aksa dimensio kaj restarigi la aksan distancon al normaleco. Femto2-a lasera kirurgio havas la avantaĝojn de alta precizeco, alta sekureco, alta stabileco, mallonga operacia tempo kaj alta komforto, kaj fariĝis unu el la plej ĉefaj miopecaj kirurgiaj metodoj.
Rilate al beleco, ultra-rapidaj laseroj povas esti uzataj por forigi pigmenton kaj denaskajn haŭtmakulojn, forigi tatuojn kaj plibonigi haŭtan maljuniĝon.
konsumanto Elektroniko
Ultrarapidaj laseroj taŭgas por prilaborado de malmolaj kaj fragilaj travideblaj materialoj, prilaborado de maldikaj filmoj, preciza markado, ktp. en la fabrikada procezo de konsumelektroniko. Hardita vitro por poŝtelefonoj kaj safiro estas reprezentaj malmolaj, fragilaj kaj travideblaj materialoj en krudmaterialoj de konsumelektroniko, precipe safiro. Pro ĝia alta malmoleco kaj alta rompiĝemo, la efikeco kaj rendimento de tradiciaj maŝinmetodoj estas tre malaltaj; safiro nun estas vaste uzata. Ĝi estas vaste uzata en inteligentaj horloĝoj, kovriloj de poŝtelefonaj fotiloj, kovriloj de fingrospuraj moduloj, ktp.; nano2nd ultraviola lasero kaj ultrarapida lasero estas la ĉefaj teknikaj rimedoj por tranĉi safiron nuntempe, kaj la prilabora efiko de ultrarapida lasero estas pli bona ol tiu de ultraviola nano2nd lasero. Krome, la prilaboraj metodoj uzataj de fotilaj moduloj kaj fingrospuraj moduloj estas ĉefe nano2nd kaj pico2nd laseroj. Por la tranĉado de flekseblaj poŝtelefonaj ekranoj (faldeblaj ekranoj) kaj la respondaj... 3D vitroborado en la estonteco, la ĉefa teknologio plej verŝajne estos ultrarapidaj laseroj.
Ultrarapidaj laseroj ankaŭ havas gravajn aplikojn en panelfabrikado. Ultrarapidaj laseroj povas esti uzataj por tranĉi OLED-polarigilojn, senŝeligi ilin kaj ripari ilin dum LCD/OLED-fabrikado.
Por OLED-oj, ĝiaj polimeraj materialoj estas aparte sentemaj al termikaj influoj. Krome, la grandeco kaj interspaco de la nuntempe fabrikitaj ĉeloj estas tre malgrandaj, kaj la cetera prilabora grandeco ankaŭ estas tre malgranda. La tradicia tranĉprocezo kiel antaŭe jam ne taŭgas por hodiaŭ. La produktadaj bezonoj de la industrio, kaj nun ekzistas aplikaj postuloj por specialformaj ekranoj kaj truitaj ekranoj, kiuj estas preter la kapabloj de tradiciaj metioj. Tiel, la avantaĝoj de ultrarapidaj laseroj estas reflektitaj, precipe piko2nd ultraviolaj aŭ eĉ femto2nd laseroj, kiuj havas malgrandan varmo-efikitan zonon kaj estas pli taŭgaj por pli flekseblaj aplikoj kiel kurba prilaborado.
Mikro-veldado
Por travideblaj solidaj medioj kiel vitro, diversaj fenomenoj kiel nelineara sorbado, fanddamaĝo, plasmoformado, ablacio kaj fibrodisvastiĝo okazos kiam ultramallonge pulsa lasero disvastiĝas en la medio. La figuro montras diversajn fenomenojn, kiuj okazas en la interago inter ultramallonge pulsa lasero kaj solida materialo sub malsamaj potencaj densecoj kaj temposkaloj.
Ĉar ultramallongpulsa lasera mikrovelda teknologio ne bezonas enmeti interan tavolon, havas altan efikecon, altan precizecon, neniun makroskopan termikan efikon, kaj havas relative idealajn mekanikajn kaj optikajn ecojn post mikrovelda traktado, ĝi estas tre taŭga por mikroveldado de travideblaj materialoj kiel vitro. Ekzemple, esploristoj sukcese veldis finajn ĉapojn al normaj kaj mikrostrukturitaj optikaj fibroj uzante 70 fs, 250 kHz-pulsojn.
Vidigi Lumigadon
La apliko de ultrarapidaj laseroj en la kampo de ekranlumigado ĉefe rilatas al la skribaĉado kaj tranĉado de LED-platetoj. Ĉi tio estas alia ekzemplo de ultrarapidaj laseroj taŭgaj por prilabori malmolajn kaj fragilajn materialojn. Ultrarapida lasera prilaborado havas altan sekcan platecon kaj signife reduktitan randosplitadon. Efikeco kaj precizeco estas multe plibonigitaj.
Fotovoltaa Energio
Ultrarapidaj laseroj havas larĝan aplikan spacon en la fabrikado de fotovoltaecaj ĉeloj. Ekzemple, en la fabrikado de CIGS-maldikfilmaj baterioj, ultrarapidaj laseroj povas anstataŭigi la originalan mekanikan skribprocezon kaj signife plibonigi la kvaliton de skribado, precipe por P2 kaj P3-skribilaj ligiloj, kiuj povas atingi preskaŭ neniun ĉizadon kaj neniujn fendetojn kaj restan streĉon.
Aeroespacial
Por plibonigi la rendimenton kaj servodaŭron de la turbinklingoj, kaj poste plibonigi la rendimenton de la motoro, necesas adopti aerfilman malvarmigan teknologion, kiu prezentas ekstreme altajn postulojn por la prilabora teknologio de aerfilmaj truoj. En 2018, la Ŝjiana Instituto pri Optiko kaj Mekaniko evoluigis la plej altan unuopan pulsan energion en Ĉinio. La 26-vata industri-nivela femto2-a fibra lasero, kaj evoluigis serion de ultra-rapidaj laseraj ekstremaj fabrikadekipaĵoj, atingis sukceson en la "malvarma prilaborado" de aerfilmaj truoj en turbinklingoj de flugmotoroj, plenigante la hejman mankon. Ĉi tiu prilabora metodo estas pli progresinta ol EDM. La precizeco de la metodo estas pli alta, kaj la rendimento estas multe plibonigita.
Ultrarapidaj laseroj ankaŭ povas esti aplikitaj al la preciza maŝinado de fibro-plifortigitaj kompozitaj materialoj, kaj la plibonigo de maŝinada precizeco helpos vastigi la aplikon de kompozitaj materialoj kiel karbonfibro en aerspaca kaj aliaj altnivelaj kampoj.
Esplorkampo
2-fotona polimeriga teknologio (2PP) estas "nano-optika" 3D presmetodo, simila al lum-kuracanta rapida prototipa teknologio, kaj futuristo Christopher Barnatt kredas, ke ĉi tiu teknologio povus fariĝi ĉefa formo de 3D presado en la estonteco. La principo de 2-fotona polimeriga teknologio estas selekteme kuraci fotosenteman rezinon per "femto2-a pulsa lasero". Ĝi sonas kiel fotokuracado kaj rapida prototipado, la diferenco estas, ke la minimuma tavoldikeco kaj XY-aksa rezolucio, kiujn 2-fotona polimeriga teknologio povas atingi, estas inter 100 nm kaj 200 nm. Alivorte, 2PP 3D presteknologio estas centoble pli preciza ol tradicia lum-kuracanta muldadteknologio, kaj la presitaj aĵoj estas pli malgrandaj ol bakterioj.
Nuntempe, la prezo de ultrarapidaj laseroj estas ankoraŭ relative alta. Kiel pioniro en la industrio, STYLECNC jam produktas ultrarapidajn laserajn prilaborajn ekipaĵojn kaj atingis bonan merkatan reagon. Lasera preciza tranĉa ekipaĵo por OLED-moduloj bazita sur ultrarapida lasera teknologio, ultrarapida (pikosekunda/femtosekunda) lasera markada ekipaĵo, vitro-ĉaflaĵa lasera prilabora ekipaĵo por pico2nd infraruĝaj ekranoj, kaj pico2nd infraruĝaj vitroblatoj estis lanĉitaj. lasera tranĉa ekipaĵo, LED-aŭtomata nevidebla hakmaŝino, duonkonduktaĵa blato. Lasero tranĉa maŝino, ekipaĵo por tranĉi vitrokovrilojn por fingrospuraj identigmoduloj, flekseblaj ekranaj amasproduktadlinioj kaj serio de ultra-rapidaj laserproduktoj.
Pros kaj Ligo
avantaĝoj
Ultrarapida lasero estas unu el la gravaj evoluaj direktoj en la lasera kampo. Kiel emerĝanta teknologio, ĝi havas signifajn avantaĝojn en preciza mikromaŝinado. La ultramallonga pulso generita de la ultrarapida lasero interagas kun la materialo dum tre mallonga tempo, kaj ne varmigas la ĉirkaŭajn materialojn, tial ultrarapida lasera prilaborado ankaŭ nomiĝas malvarma prilaborado. Ĉi tio estas ĉar, kiam la larĝo de la lasera pulso atingas la piko2-an aŭ femto2-an nivelon, la influo sur la molekula termika moviĝo povas esti evitata grandparte, rezultante en malpli da termika influo.
Ekzemple, kiam ni tranĉas konservitajn ovojn per malakra kuireja tranĉilo, ni ofte tranĉas la konservitajn ovojn en fajnajn pecojn. Se vi elektas tranĉmetodon kun aparte akra tranĉila rando, kiu rapide tranĉas la malpuraĵon, la konservitaj ovoj estos tranĉitaj egale kaj bele. Tio estas la avantaĝo de esti superrapida.
contras
Altnivelaj fabrikadaj industrioj kiel integraj cirkvitoj kaj paneloj havas ekstreme altajn postulojn pri lasera prilabora ekipaĵo, kaj ekzistas risko, ke teknologiaj sukcesoj ne plenumos atendojn.
La prezo de ultrarapidaj laseroj estas alta, kaj ŝanĝi al nova laserprovizanto havas la riskon ne povi vastigi la merkaton kiel atendate por kaj laserekipaĵproduktantoj kaj la plej postfluaj uzantoj.
