超短脈沖激光器的應用發(fā)展
近年來,超短脈沖光技術得到了普及,自20世紀90年代以來,各種可調諧超短脈沖鎖模固體激光器達到了實用化??烧{諧激光器是一種激光下能級處于振動激發(fā)狀態(tài),使振蕩頻帶加寬的光子限定激光。
典型的鈦寶石激光器的工作穩(wěn)定,實現(xiàn)了平均輸出功率為1 W的超短(最短約為5fs)脈沖光。若采用摻Yb離子的激光晶體,則可獲得更高平均輸出功率的亞皮秒脈沖輸出。
短脈沖激光器的應用
對PCB和FPC進行切割和鉆孔時,最大限度地去減小熱影響區(qū)域是非常重要的,切面或孔附近材料的熱影響區(qū)域在某種程度上來說屬于熱降解的一種。而使用超短脈寬激光器可以最大限度減小熱影響區(qū)域。超短脈沖可以讓激光處理過程“更冷”,即實現(xiàn)“冷加工”。這是因為其脈沖持續(xù)時間短于有機材料中的熱擴散時間,也就是說,大部分激光脈沖能量還沒來得及擴散時就已被噴射出的材料帶走了。
脈沖寬度在飛秒以及皮秒范圍的超短脈沖激光器(USP),能夠將能量很好地限制在激光光斑的附近。當功率密度達到每平方厘米內(nèi)有幾十個GW時,激光加工將實現(xiàn)“冷”燒蝕狀態(tài),也就是說,在這種情況下,大部分的材料從激光直射的區(qū)域直接蒸發(fā)。這樣,在光斑附近可能產(chǎn)生的間接破壞就大大減少了,因為材料蒸發(fā)時間短,熱量來不及傳導。大部分被吸收的能量以動能的形成被燒蝕了的材料帶走。不過可惜的是,目前超短脈沖激光器很難在工業(yè)生產(chǎn)中得到應用。主要的原因是,平均功率低導致加工速度慢,所以很難與自動化材料處理設備相結合,此外就是激光器體積比較大(專用的激光器都是搭建在光學平臺上)。
超短脈寬激光器的脈沖能量雖然比納秒激光器小得多,但這類激光器較低的燒蝕閾值(較高的加工效率)抵消了降低的脈沖能量,因此產(chǎn)量更高。此外,超短脈寬激光器的脈沖重復頻率更高,可支持快速多次加工,非常適合在基板(通常為陶瓷)頂部選擇性地加工較薄的層。
新特光電提供的這款超快激光器是現(xiàn)今市場上最低擁有成本的飛秒激光器放大系統(tǒng),其將產(chǎn)生高功率飛秒脈沖的所有部件全部集成到一個箱子里,采用摻鉺光纖飛秒激光器作為種子源,加上無需調整(NOTweak)的特殊設計,形成了世界上獨一無二,超穩(wěn)定、超緊湊的CPA系列鈦寶石啁啾脈沖放大系統(tǒng)。