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飞秒激光打孔

仪器型号:20W

预约次数:223次

服务周期:平均7个工作日

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论文致谢

Web of ScienceScopus、和 Google Scholar 是科学文献搜索的常用平台,您可以使用关键词 "femtosecond laser drilling" 或 "femtosecond laser micromachining" 进行搜索

预约须知

激光参数设置:

  1. 脉冲宽度:飞秒激光脉冲宽度通常在几十至几百飞秒之间。脉冲越短,热影响区域越小,加工精度越高。

  2. 脉冲能量:必须调整适当的脉冲能量来确保有效的材料去除,同时避免过剩的能量导致不必要的热损伤或裂纹。

  3. 重复频率:过高的重复频率可能会导致热积累效应,而过低则会减慢加工速度。

  4. 波长:激光的波长会影响其在材料内部的吸收深度,不同材料对不同波长的激光吸收效率不同。

  5. 聚焦光斑大小:光斑的大小决定了激光打孔的最小尺寸,需要通过透镜系统进行精确控制。

  6. 扫描速度:激光头移动的速度需要与脉冲频率相匹配,以确保每个位置都能得到适当的激光照射。

材料特性:

  1. 吸收特性:材料必须能够吸收所选择的激光波长,以实现有效的加工。

  2. 热导性:低热导性的材料可以减少热影响区,但也可能导致热积累。

  3. 机械特性:材料的硬度和韧性会影响打孔的质量和速度。

  4. 透明度:对于透明或半透明材料,可能需要考虑多光子吸收或使用波长来提高吸收率。

加工环境:

  1. 环境控制:有些材料可能需要在惰性气体环境中加工,以防止氧化或其他化学反应。

  2. 温度控制:对于敏感材料,可能需要控制加工环境的温度。

  3. 洁净度:需要确保加工环境的洁净度,避免灰尘等杂质影响打孔质量。

后处理:

  1. 去除残余材料:打孔后可能会在孔边缘留下熔化的材料或再沉积物,可能需要后续清洗或其他处理步骤。

  2. 检查和测量:对完成的孔进行检查,以确保尺寸和形状符合要求。


样品要求
  1. 光学性质

    • 材料需要对飞秒激光的波长具有足够的吸收性,以确保激光能量可以有效转化为加工过程中的热能和/或机械能。

    • 对于透明或低吸收的材料,可能需要考虑如何增强激光吸收(例如,通过选择特定的波长或采用多光子吸收技术)。

  2. 热特性

    • 材料的热传导性需要低,以减小热影响区域,避免加工过程中周围材料的热损伤。

    • 高热膨胀系数的材料在激光打孔后可能会出现较大的尺寸变化。

  3. 机械特性

    • 材料需要具有一定的硬度,以承受打孔过程中产生的热应力和机械应力,但又不能过硬以致难以加工。

    • 对于韧性过高的材料,打孔时可能会出现拉丝现象,影响孔的质量。

  4. 化学稳定性

    • 在加工过程中材料不应发生不可控的化学反应,如氧化、还原或分解。

  5. 均匀性

    • 材料内部结构需要均匀,以保证加工过程中孔的尺寸和形状的一致性。

    • 杂质和缺陷(如裂纹、气泡、内含物等)的含量应尽可能低,否则会影响孔的质量和均匀性。

  6. 表面条件

    • 表面光洁度要求高,表面粗糙度可能影响激光的聚焦以及打孔的精度。

    • 表面应清洁,没有油污、灰尘等杂质,防止激光加工过程中引入额外的热应力和缺陷。

  7. 厚度和层合结构

    • 材料厚度会影响打孔的难易程度和激光穿透深度的控制。

    • 对于复合材料或层合结构,需要考虑不同层之间的热膨胀系数和机械应力匹配性。

对于具体的加工项目,还可能有更详细的要求,例如电磁性质、环境稳定性(湿度、温度变化),以及后续工序的要求(如涂层附着性、焊接性能等)。在设计加工工艺前,通常需要通过实验确定最佳的材料和加工参数。


结果展示

核聚变打孔.png硬脆玻璃打孔.png

  • 专业保障
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飞秒激光打孔是一种利用飞秒激光器发出的超短脉冲光束在材料表面进行精细加工的技术。飞秒(femtosecond)是时间的单位,1飞秒等于10^-15秒。飞秒激光器产生的脉冲宽度在几十到几百飞秒之间,这种超短脉冲光束能够在非常短的时间内向材料输送高能量,使得材料几乎没有时间进行热传导,因此能够极大地减少加工过程中的热影响区(HAZ),避免或减少热损伤,实现高精度、高质量的微孔加工。

飞秒激光打孔的主要特点包括:

  • 高精度和高质量:由于热影响区极小,飞秒激光打孔可以实现微米甚至纳米级的加工精度。

  • 适用性广:飞秒激光能够在各种材料上进行加工,包括金属、半导体、绝缘体、有机材料等。

  • 无材料选择性:由于飞秒激光的脉冲宽度非常短,材料来不及显示其化学或物理差异,因此对不同的材料具有很好的加工通用性。



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