1．弁言
从1960年第一台红宝石镭射器诞生至今，人们对于镭射手艺的摸索从不曾止步。因其优胜的特征越来越多的为人们所知，更多的利用将被挖掘进去，尤其是对于高新手艺比拟敏感的产业领域。能够说，就人类社会开展的惟妙惟肖阶段，产业需求是社会开展的最壮大的能源。镭射利用于产业加工领域曾经有20多年的汗青，镭射在产业领域的利用的深度跟广度都曾经到达了史无前例的阶段。
2．镭射加工产业的开展
在第一台镭射器诞生之初，功率较低，体系整体较大，实际上无奈间接利用于产业加工领域。在这之后的几十年里，跟着镭射手艺的开展，新的镭射介质的涌现，镭射手艺瓶颈的冲破，镭射器无论从深度上仍是广度上都有很大的提高。镭射在产业中的利用之多，不可计数，如：镭射印刷，刻录，打标，雕琢，焊接，切割，毛化，调阻，熔敷等等，且后劲宏大。
从上人情冷暖纪80年月开端，从深度下去看，镭射加工产业的开展次要阅历了三个阶段：
第一阶段是纳秒镭射器利用阶段。调Q手艺取得的纳秒脉冲，其峰值功率远高于均匀功率，可以完成持续镭射器无奈到达的高刹时功率密度，从而霎时高出资料立坏阈值，完成刻蚀后果。
第二阶段是本人情冷暖纪伊始，SESAM（半导体可饱跟排汇镜）使皮秒镭射手艺迅猛开展，并很快利用于产业中。皮秒镭射器不断以来都是经由过程染料进行锁模，然而染料须要轮回，且常常容易漂白而影响锁模的波动性。SESAM岂但可以取代染料进行锁模，并且可以完成自启动。在此配景下，迅速出现出了泛滥贸易化的产业级皮秒镭射器。
相较纳秒镭射，皮秒镭射器以其更短的脉冲宽度，更高的峰值功率，可以完成更精密的加工后果。因而，一光阴，精密加工成为热点话题。
但是，真正做到精密加工是在飞秒镭射下完成的，这也是咱们说的第三阶段。咱们起首来看镭射与固体之间的互相作用机理：
（1）镭射起首激起的是固体的电子，在100飞秒的光阴内电子排汇光子的能量而跃不可动摇到高能级；
（2）因为电子绝对于晶格的温度更高，因而其处于无可非议均衡态。为了到达均衡，电子会在1皮秒的光阴内将能量传送给晶格；
（3）在10皮秒的光阴内，这些能量将被逐渐传送到资料外部。
因而，对于于10皮秒阁下的皮秒镭射加工，资料有足够的光阴把热量传送到其外部，而后才产生刻蚀作用，因而热效应实际上无奈防止。而对于于飞秒镭射而言，脉冲作用光阴曾经实际小于1皮秒，电子冒有足够的光阴将能量传送给晶格。从而在资料名义天生泛滥等离子体，能量随同着资料的去除而消失，因而涌现强烈的刻蚀后果。也便是说，当镭射脉宽远远小于晶格的受热光阴时，烧蚀光阴不依赖于镭射脉宽。
从下面三个阶段，咱们能够看到，镭射加工的开展与镭射器的开展根本上是同步的，一家新的手艺冲破，就可能迎来镭射产业利用的奔腾，当然，也会带来新的疑难：
第一，皮秒镭射器既然无奈完整防止加工时的热效应，那能否它就对于精密加工就冒有意思，或许说曾经得到了具有的代价跟必要性？
当然不是。皮秒镭射虽然无奈完成精密的冷加工，但绝对于飞秒镭射器，价钱较低，且构造绝对简略，功率较高。因而，对于于这样一家超短脉冲手艺的适度性产物，若何充足应用就值得咱们思考了。今朝比拟值得鉴戒的法子是，将皮秒镭射进行三倍频，应用紫外光于资料的“光蚀”作用，高能量的光子经由过程“冷”处置间接立坏资料的化学键，从而减小加工的热效应，完成“冷”加工。今朝，该体系对于于通明性资料加工有其较大的上风。此类镭射器良多，例如Photo
nics industry公司的15ps的355nm镭射器。
第二，飞秒镭射器可以完成无可非议热刻蚀，那是不是脉冲宽度越短，加工越精密呢？实际上，刻蚀后果与六个次要要素有关：均匀功率，脉宽，波长，谱宽，单脉冲能量，频次。
普通来说，脉冲宽度越短，就很难取得高均匀功率，因而，从这方面来说，短脉冲是以牺牲均匀功率为价值的。
另外，脉冲宽度越窄，谱宽就会越大，因而，色差也会影响加工后果。
其次是波长的影响，对于于普通资料而言，波长对于刻蚀后果影响不大，只有在对于通明资料（如SiO2）进行加工的时分才斟酌，并且应该斟酌波长的问题。如后面所说，通明资料对于紫外光有强烈的排汇，而对于于可见跟红外光的透过率却很高。因而通常将超快镭射的三倍频光用来加工。对于于几十飞秒的镭射器而言，光谱宽度到达20nm，以至是50nm，因而三倍频效力十分低。而皮秒镭射器却能取得较高的三倍频次输出。
频次则会影响加工速率。普通来说是越高越好，然而通常只有振荡器才是80MHz阁下，而振荡器的单脉冲能量太低，因而须要缩小，缩小器的频次普通从1KHz到几百KHz不等。
因而，对于于超快镭射加工，不克不及盲目寻求超短脉冲，必需看实际的需求。并且脉冲极短而高功率的飞秒镭射器，价钱不菲。就今朝的精密加工需求而言，百飞秒级，几百KHz频次的镭射器应该是足够应答通常的精密加工需求，例如JENOPTIK公司的D2.fs产业级镭射器（4W，400fs，300KHz，1025 nm，20 μJ @ 200 kHz）。并且该镭射器采纳光纤镭射器振荡器，可以做到长命命，免保护，这是一家亮点。指标，价钱，波动性，综合性价比来看，该镭射器长短常不错的。
近两年，飞秒镭射手艺失去了飞速进步，我国经济也稳步开展，外洋更多的卓越产物涌出去。例如KMlabs的12fs振荡器跟峰值功率TW级缩小器，menlosystems的飞秒光纤镭射器，Lumera跟photo
nics industry的皮秒镭射器等便是比拟胜利的几款商品化的超快镭射器。
3．镭射精密加工
对于于一套镭射精密加工体系，除了镭射器外，整个体系平台的搭建，软件节制也是一家首要的问题。任何一家方面的缺憾，都足以影响整个体系的机能。
软件方面，一般的标刻软件曾经无奈知足需求，在纳秒脉冲打标下毋庸斟酌的良多问题，若何克服首脉冲，拐角漏点等摆在咱们眼前。
硬件方面，因为今朝最好的振镜的定位精度也只能到达十微米级别，很难胜任更精密的加工，因而，通常选用速率较慢而精度极高的位移平台来组建体系，高精度位移平台可以完成纳米级的准确节制。同时，还要斟酌光路体系跟聚焦体系的设计问题，改正像差跟色差以完成更小的聚焦光斑。
除此之外，为知足不同加工需求，还要斟酌夹具，工艺等多方面的问题。例如，血汗管支架的加工由于是柱面刻蚀，以是对于软件跟夹存在不同于立体加工的要求，并且难度更大。
镭射加工的血汗管支架
再如调理焦距，使得焦斑的核心强度刚刚好到达资料的多光子电离阈值，则加工进程中的能量排汇跟作用仅限于焦点核心地位处的很小一局部体积内，而不是整个聚焦光斑辐照的区域。这样，能够完成比聚焦光斑小得多的加工尺寸。
4．结语
跟着我国经济跟产业需求的开展，精密加工曾经成了镭射加工领域的热点，今朝，中国的精密加工还处在萌芽阶段，因而，存在两方面的外延：
第一、萌芽阶段象征着不幼稚，今朝在海内尚冒有幼稚的商品化飞秒精密加工体系，须要咱们更多的摸索，或者在摸索中会走弯路，会支出必定的价值，但这对于于将来可能取得的报答而言，是值得的。为了防止只管即便少的走弯路，减少不用要的损掉，应该更多的注意法子，更片面的斟酌问题。精密加工问题，不只仅是镭射器的问题，而是体系片面优化以完成更高精度要求的问题，刻蚀后果是咱们寻求的终极目的。外洋曾经有比拟幼稚的产物，而海内还冒有，彼此的差异并不只仅是镭射器，另有工艺问题。工艺研讨是一门繁杂的迷信，一家繁杂的体系，须要一家团队的不懈尽力，例如软件参数的配置跟工艺后果的尝试。只管镭射器是要害部件，但只把眼界局限在镭射器上，而疏忽了整系统统的集成跟优化是咱们的致命伤。
第二、而对于起步阶段的中国精密加工领域来说，正由于冒有幼稚的飞秒精密加工体系，因而市肆后劲宏大，谁将会是第一家吃到螃蟹的人呢？
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