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应用报道 Application Report
激光光束整形的创新应用 三维高速
LASER BEAM SHAPING FOR INNOVATIVE APPLICATIONS
为什么激光光束整形是超短脉冲激光微钻孔的必要条件？
作者：Sami Laroui 法国CAILabs公司售前工程师
微 激光钻孔是工业中最常见和最 器的超短脉冲不会像更常规的激光那
样，通过能量被吸收为热量来移除材
常用的激光加工之一。各种各
样的激光光源类型可以处理各种材料 料，而是在没有热效应的情况下导致
（金属、陶瓷、半导体、聚合物和有 物质的电离。这种效应被称为冷烧蚀，
机材料等），具有前所未有的可重复 允许最小的内部应力、裂缝、毛刺和
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性、准确性和速度。微钻孔在许多行 其他通常由吸热引起的缺陷。 USP
业中都很突出，例如汽车、航空航天 30 µm 激光可以每秒快速钻高达数千个孔， 7
和电子，甚至激光手术和食品行业。 直径小于任何其他工艺（几微米 ；见
图1：由飞秒激光脉冲钻出的燃料喷射头孔。
例如，该工艺能够将高纵横比钻孔降 图 1）。此外，由于该工艺对加工材料
至微米级，最近已为汽车行业开发了 个脉冲都带有一定量的能量，但其短 的后处理很少或几乎不需要，因此高
新的喷嘴，将发动机燃油效率提高到 促性使其能够获得相当高的峰值功率 速激光器可以以较低的成本提供高生
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30％。 1 （高达几十瓦）。对于 USP 激光，脉 产率， 并且越来越紧凑和经济的商
冲是如此短而且有能量，以致它们几 用 USP 激光的可用性，证明了它们
超短脉冲激光 乎瞬间去除被照射的材料。这些激光 用于越来越多的工业应用。
钻更小的孔、提高钻孔速度、提
凭借全反射设计，excelliSHIFT光学z轴冲击了3D处理动力学记录：
高孔的精度和质量，以及降低工艺的
能耗，导致对提高工业加工的产量和
高斯强度分布 · 比varioSCAN 20的速度快5倍
质量的不断需求。这符合新的特定需 强度
· excelliSCAN与intelliSCAN扫描头理想的结合
求，带来新的激光钻孔技术的正常发
· 适用于红外和倍频激光器
展。最新的主要创新之一，是使用所
· 将2D扫描头扩展到3D扫描系统
谓的超短脉冲激光（USP）微加工工具。
超短脉冲激光器通常以高重复频 加工阈值
率（有时每秒超过十万个脉冲）提供
短而强的光脉冲。这些激光器的突出 损失的能量
特点，是它们可以在极短的时间内，
大约一皮秒（10 -12 秒）到几十飞秒 光斑直径 横向位置
（10 -15 秒），集中脉冲的发光强度。每 图2：激光光束强度的不均匀分布。
46 JUNE 2019 工 业 激 光 应 用 INDUSTRIAL LASER APPLICATIONS CHINA
