Definition
Laser Ultrafast iku jinis ultra-intens Ultra-short pulsed laser karo jembaré pulsa kurang saka utawa ing tingkat pico2nd (10-12s), kang ditetepake adhedhasar gelombang output energi. Dhéfinisi iki ana hubungane karo "fenomena ultrafast". Fenomena ultracepat nuduhake fenomena sing kedadeyan ing proses fisik, kimia utawa biologi sing owah kanthi cepet ing sistem mikroskopis materi. Ing sistem atom lan molekul, skala wektu obahe atom lan molekul ana ing urutan picoseconds nganti femtoseconds. Contone, periode rotasi molekul ing urutan picoseconds, lan periode geter ing urutan femtoseconds. Nalika jembaré pulsa laser tekan tingkat pico2nd utawa femtosecond, bisa umumé supaya pengaruh ing gerakan termal sakabèhé saka molekul (gerakan termal molekul punika inti mikroskopik saka suhu prakara), lan materi kui ing ukuran wektu saka getaran molekul. Pengaruh, supaya nalika entuk tujuan pangolahan, efek termal wis suda banget.
jinis
Ana akeh cara klasifikasi kanggo laser, ing antarane ana 4 cara klasifikasi sing paling umum digunakake, kalebu klasifikasi miturut zat kerja, klasifikasi kanthi bentuk gelombang output energi (mode kerja), klasifikasi kanthi dawa gelombang output (warna), lan klasifikasi kanthi daya.
Antarane wong-wong mau, miturut gelombang output energi, laser bisa dipérang dadi laser terus-terusan, laser pulsed, lan laser quasi-terus-terusan:
Laser terus menerus
Iki minangka laser sing terus-terusan ngasilake gelombang energi sing stabil sajrone jam kerja. Iki ditondoi kanthi daya dhuwur lan bisa ngolah bahan kanthi volume gedhe lan titik leleh sing dhuwur, kayata piring logam.
Laser Pulsed
Iki ngasilake energi ing bentuk pulsa. Miturut jembar pulsa, bisa dipérang manèh dadi laser milli2nd, laser micro2nd, piranti mati nano2nd, laser pico2nd, laser femto2nd, lan laser atto2nd; contone, yen laser pulsa Jembaré pulsa saka laser output antarane 1-1000ns, kang kita nelpon laser nano2nd, lan ing. Kita nyebut laser pico2nd, laser femto2nd, laser atto2nd, lan laser ultrafast. Daya laser pulsed luwih murah tinimbang laser sing terus-terusan, nanging akurasi pangolahan luwih dhuwur tinimbang laser sing terus-terusan, lan umume, lebar pulsa sing luwih sempit, akurasi pangolahan sing luwih dhuwur.
Quasi-CW Laser
Bisa bola-bali ngasilake laser energi sing relatif dhuwur sajrone wektu tartamtu, lan uga minangka laser pulsa ing teori.
Gelombang output energi saka 3 laser ndhuwur uga bisa diterangake dening parameter "siklus tugas". Kanggo laser, siklus tugas bisa diinterpretasikake minangka rasio wektu output energi laser relatif marang total wektu ing siklus pulsa.
Siklus tugas laser CW (=1) > siklus tugas laser kuasi-CW > siklus tugas laser pulsa. Umumé, sing luwih sempit lebar pulsa saka laser pulsed, sing luwih murah siklus tugas.
Ing bidang pangolahan materi, laser pulsed wiwitane minangka produk transisi saka laser sing terus-terusan. Iki amarga daya output laser terus-terusan ora bisa dhuwur banget amarga pengaruh faktor kayata kapasitas bantalan komponen inti lan tingkat teknologi ing tataran awal, lan materi ora bisa digawe panas kanggo titik leleh. Ing ndhuwur entuk tujuan pangolahan. Yen liya technical tartamtu digunakake kanggo musataken energi output saka laser ing pulsa siji, supaya sanajan daya total laser ora ngganti, daya cepet ing wektu pulsa tambah nemen, kang nyukupi syarat saka pangolahan materi. Mengko, teknologi laser terus-terusan mboko sithik matured, lan ketemu sing laser pulsed duwe kauntungan gedhe ing akurasi Processing. Iki amarga efek termal saka laser pulsed ing materi luwih cilik, lan jembaré pulsa laser sempit, efek termal cilik, lan pinggiran permukaan alus saka materi sing diproses, akurasi mesin sing cocog luwih dhuwur.
komponen
2 panjaluk inti laser ultrafast: pulsa ultrashort stabilitas dhuwur lan energi pulsa dhuwur. Umumé, pulsa ultrashort bisa dipikolehi kanthi nggunakake teknologi mode-locking, lan energi pulsa dhuwur bisa dipikolehi kanthi nggunakake teknologi amplifikasi CPA. Komponen inti kalebu osilator, tandu, amplifier, lan kompresor. Antarane wong-wong mau, teknologi osilator lan amplifier sing paling angel, lan uga teknologi inti saka perusahaan manufaktur laser ultrafast.
Osilator
Ing osilator, pulsa laser ultrafast dipikolehi kanthi nggunakake teknik ngunci mode.
Stretcher
Tandu mbentang pulsa wiji femto2nd ing wektu kanthi dawa gelombang sing beda.
Amplifier
A amplifier chirped digunakake kanggo kanthi energize pulsa digawe dowo iki.
Kompresor
Kompresor ndadekke bebarengan spektrum digedhèkaké saka komponen beda lan mulihake menyang jembaré femto2nd, mangkono mbentuk pulses laser femto2nd karo daya cepet banget dhuwur.
aplikasi
Dibandhingake karo laser nano2nd lan milli2nd, sanajan daya sakabèhé saka laser ultrafast luwih murah, amarga langsung tumindak ing ukuran wektu getaran molekul materi, iku nyadari "proses kadhemen" ing pangertèn bener, supaya akurasi Processing nemen apik.
Amarga karakteristik sing beda, laser terus-terusan daya dhuwur, laser pulsed non-ultrafast lan laser ultrafast duwe beda gedhe ing lapangan aplikasi hilir:
Laser terus-terusan daya dhuwur (lan laser quasi-terus) digunakake kanggo nglereni, sintering, welding, lapisan permukaan, pengeboran, 3D printing saka bahan logam.
Laser pulsed non-ultrafast digunakake kanggo menehi tandha bahan non-logam, pangolahan bahan silikon, tliti engraving saka lumahing logam, reresik saka lumahing logam, tliti welding logam, micromachining saka logam.
Laser Ultrafast digunakake kanggo nglereni lan welding bahan transparan kayata kaca, PET lan sapir lan bahan hard lan brittle, menehi tandha tliti, operasi ophthalmic, pasif mikroskopis lan etsa bahan.
Saka sudut pandang panggunaan, laser CW daya dhuwur lan laser ultrafast meh ora ana hubungan substitusi. Padha kaya sumbu lan pinset, lan ukurane duwe kaluwihan lan cacat dhewe. Aplikasi hilir laser pulsed non-ultrafast duwe sawetara tumpang tindih karo laser terus-terusan lan laser ultrafast. Saka asil nyata, miturut aplikasi sing padha, kekuwatane ora kaya laser sing terus-terusan, lan akurasie ora kaya laser ultrafast. Sing luwih penting yaiku kinerja biaya.
Utamané laser ultraviolet nano2nd, sanajan jembaré pulsa ora tekan tingkat pico2nd, nanging akurasi Processing wis apik banget dibandhingake karo laser nano2nd werna liyane, iku wis digunakake digunakake ing Processing lan Manufaktur produk 3C. Ing mangsa ngarep, amarga biaya laser ultrafast suda, bisa uga ana ing pasar ultraviolet nano2nd.
Laser Ultrafast nyadari pangolahan kadhemen kanthi nyata lan duwe kaluwihan sing signifikan ing proses presisi. Minangka teknologi produksi laser ultrafast mboko sithik matures, biaya mboko sithik sudo. Ing mangsa ngarep, samesthine bakal digunakake kanthi akeh ing biologi medis, aeroangkasa, elektronik konsumen, tampilan lampu, lingkungan energi, mesin presisi lan industri hilir liyane.
Kosmetologi Medis
Laser ultrafast bisa digunakake ing peralatan bedah mata medis lan piranti kosmetik. Laser Femto2nd digunakake ing operasi myopia lan dikenal minangka "revolusi liyane ing operasi bias" sawise teknologi aberasi wavefront. Sumbu mripat pasien myopic luwih gedhe tinimbang sumbu mata normal, saengga ing kahanan relaksasi bola mata, fokus sinar cahya paralel sawise refraksi dening sistem bias mata tiba ing ngarep retina. Operasi laser Femto2nd bisa ngilangi otot sing berlebihan ing dimensi aksial lan mulihake jarak aksial menyang normal. Bedah laser Femto2nd nduweni kaluwihan akurasi dhuwur, safety dhuwur, stabilitas dhuwur, wektu operasi cendhak, lan comfort dhuwur, lan wis dadi salah siji saka cara surgery myopia paling utama.
Ing babagan kaendahan, laser ultra-cepet bisa digunakake kanggo mbusak pigmen lan mol asli, mbusak tato, lan nambah penuaan kulit.
Consumer Electronics
Laser Ultrafast cocok kanggo pangolahan bahan transparan sing keras lan rapuh, pangolahan film tipis, menehi tandha presisi, lan liya-liyane ing proses manufaktur elektronik konsumen. Kaca lan sapir tempered ponsel minangka bahan sing atos, rapuh lan transparan ing bahan mentah elektronik konsumen, utamane sapir, amarga kekerasan sing dhuwur lan brittleness sing dhuwur, efisiensi lan tingkat ngasilake metode mesin tradisional banget sithik; sapir saiki akeh digunakake Iku digunakake digunakake ing jam tangan pinter, tutup kamera ponsel, tutup modul bekas driji, lsp; laser ultraviolet nano2nd lan laser ultrafast minangka sarana teknis utama kanggo nglereni sapir saiki, lan efek pangolahan laser ultrafast luwih apik tinimbang laser nano2nd ultraviolet. Kajaba iku, cara pangolahan sing digunakake dening modul kamera lan modul bekas driji utamane yaiku laser nano2nd lan pico2nd. Kanggo nglereni layar ponsel fleksibel (layar lipat) lan sing cocog 3D ngebur kaca ing mangsa, teknologi ide paling kamungkinan bakal laser ultrafast.
Laser Ultrafast uga duwe aplikasi penting ing manufaktur panel. Laser ultracepat bisa digunakake kanggo nglereni polarizer OLED, ngupas lan ndandani sajrone manufaktur LCD/OLED.
Kanggo OLED, bahan polimer utamane sensitif marang pengaruh termal. Kajaba iku, ukuran lan jarak sel sing saiki digawe cilik banget, lan ukuran pangolahan sing isih cilik uga cilik banget. Proses pemotongan mati tradisional kaya sadurunge wis ora cocog kanggo saiki. Kabutuhan produksi industri, lan saiki ana syarat aplikasi kanggo layar khusus-shaped lan layar perforated, kang ngluwihi kemampuan saka Kerajinan tradisional. Kanthi cara iki, keuntungan saka laser ultrafast dibayangke, utamané pico2nd ultraviolet utawa malah femto2nd laser, kang duwe zona cilik kena pengaruh panas lan luwih cocok kanggo aplikasi luwih fleksibel kayata pangolahan kurva.
Micro Welding
Kanggo media padhet transparan kayata kaca, macem-macem fenomena kayata panyerepan nonlinear, karusakan leleh, pambentukan plasma, ablasi, lan propagasi serat bakal kedadeyan nalika laser pulsa ultrashort nyebar ing medium. Tokoh nuduhake macem-macem fénoména sing dumadi ing interaksi antarane ultrashort pulsa laser lan materi ngalangi ing Kapadhetan daya beda lan skala wektu.
Amarga teknologi ultra-short pulsa laser mikro-welding ora perlu kanggo masang lapisan penengah, wis efficiency dhuwur, tliti dhuwur, ora efek termal macroscopic, lan wis relatif becik mechanical lan optik sawise perawatan micro-welding, iku cocok banget kanggo micro-welding saka bahan transparan kayata kaca. Contone, peneliti wis kasil gandheng tutup mburi kanggo standar lan microstructured serat optik nggunakake 70 fs, 250 kHz pulses.
Tampilan Lighting
Aplikasi saka laser ultrafast ing lapangan cahya tampilan utamané nuduhake scribing lan nglereni wafer LED. Iki minangka conto liyane saka laser ultrafast sing cocog kanggo ngolah bahan sing atos lan rapuh. Processing laser Ultrafast wis dhuwur salib-bagean flatness lan Ngartekno suda pinggiran chipping. Efisiensi lan akurasi saya tambah apik.
Energi Photovoltaic
Laser ultrafast duwe ruang aplikasi sing wiyar ing pabrik sel fotovoltaik. Contone, ing Pabrik batre film tipis CIGS, laser ultrafast bisa ngganti proses scribing mechanical asli lan Ngartekno nambah kualitas scribing, utamané kanggo P2 lan P3 scribing pranala, kang bisa entuk meh ora chipping lan ora retak lan kaku ampas. .
Aerospace
Kanggo nambah kinerja lan urip layanan saka glathi turbin, lan banjur nambah kinerja mesin, iku perlu kanggo nggunakake teknologi cooling film online, kang sijine maju syarat dhuwur banget kanggo teknologi Processing bolongan film online. Ing taun 2018, Institut Optik lan Mekanika Xi'an ngembangake energi pulsa tunggal paling dhuwur ing China. Laser serat femto26nd kelas industri 2-watt, lan ngembangake seri peralatan manufaktur ekstrem laser ultra-cepet, entuk terobosan ing "proses kadhemen" bolongan film udara ing bilah turbin aero-mesin, ngisi kesenjangan domestik. Cara pangolahan iki luwih maju tinimbang EDM Akurasi metode kasebut luwih dhuwur, lan tingkat panenan saya apik banget.
Laser Ultrafast uga bisa ditrapake kanggo mesin tliti bahan komposit sing dikuatake serat, lan paningkatan akurasi mesin bakal mbantu nggedhekake aplikasi bahan komposit kayata serat karbon ing aerospace lan lapangan dhuwur liyane.
Bidang Panaliten
Teknologi polimerisasi 2-foton (2PP) yaiku "nano-optical" 3D cara printing, padha karo teknologi prototyping cepet-curing cahya, lan futuris Christopher Barnatt pracaya teknologi iki bisa dadi wangun utama saka 3D printing ing mangsa. Prinsip teknologi polimerisasi 2 foton yaiku kanthi milih ngobati resin fotosensitif kanthi nggunakake "laser pulsa femto2nd". Kayane photocuring prototyping kanthi cepet, bedane yaiku ketebalan lapisan minimal lan resolusi sumbu XY sing bisa digayuh teknologi polimerisasi 2 foton yaiku antarane 100 nm lan 200 nm. Ing tembung liyane, 2PP 3D teknologi printing atusan kaping luwih akurat saka teknologi ngecor cahya-ngruwat tradisional, lan iku dicithak luwih cilik saka bakteri.
Saiki, rega laser ultrafast isih relatif larang. Minangka pionir ing industri, STYLECNC wis ngasilake peralatan pangolahan laser ultrafast lan entuk umpan balik pasar sing apik. Peralatan pemotongan presisi laser kanggo modul OLED adhedhasar teknologi laser ultrafast, peralatan menehi tandha laser ultrafast (picosecond / femtosecond), peralatan pangolahan laser chamfering kaca kanggo layar tampilan inframerah pico2nd, lan wafer kaca inframerah pico2nd wis diluncurake peralatan pemotong laser, mesin dicing otomatis LED sing ora katon, wafer semikonduktor. mesin pemotong laser, peralatan nglereni tutup kaca kanggo modul identifikasi sidik jari, garis produksi massal tampilan fleksibel lan seri produk laser ultra-cepet.
Pros & Cons
Pros
Laser Ultrafast minangka arah pangembangan penting ing lapangan laser. Minangka teknologi sing berkembang, nduweni kaluwihan sing signifikan ing micromachining presisi. Pulsa ultra-short sing digawe dening laser ultra-cepet sesambungan karo materi kanggo wektu sing cendhak, lan ora bakal nggawa panas menyang bahan ing saubengé, mula pangolahan laser ultra-cepet uga disebut pangolahan kadhemen. Iki amarga, nalika jembaré pulsa laser tekan tingkat pico2nd utawa femto2nd, pengaruh ing gerakan termal molekul bisa nyingkiri kanggo ombone gedhe, asil ing pengaruh termal kurang.
Contone, nalika kita ngethok endhog sing diawetake nganggo piso pawon sing tumpul, kita kerep ngethok endhog sing diawetake dadi potongan sing apik. Yen sampeyan milih cara nglereni kanthi pinggiran piso sing cetha sing bisa ngethok kekacoan kanthi cepet, endhog sing diawetake bakal dipotong kanthi rata lan apik. Sing kauntungan saka dadi super cepet.
cons
Industri manufaktur dhuwur kayata sirkuit terpadu lan panel duwe syarat sing dhuwur banget kanggo peralatan pangolahan laser, lan ana risiko terobosan teknologi sing ora dikarepake.
Rega saka laser Ultra-cepet dhuwur, lan ngoper menyang Supplier laser anyar duwe risiko ora bisa kanggo nggedhekake pasar minangka samesthine kanggo loro manufaktur peralatan laser lan pangguna paling hilir.
