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应用报道 Application Report

a) 聚集在小而细长的区域中 3），以及针对更具体应用的定制形状，
a) 强度 （见图 3b）。因此，对于具 无论使用何种波长。此外，它还提供
强度 有高纵横比（深度与直径 了新功能，例如多个光束的合束整形，
比远大于 10 ：1 的孔）的 可以生成复杂的形状。
小直径孔（有时直径小于
加工阈值
加工阈值 微米）的钻孔特别有用。 展望

损失的能量 该形状特别用于加工透明 USP 激光光源的不断发展，特
损失的能量
8
材料， 例如玻璃或蓝宝石。 别是在功率、效率和成本方面，使得
横向位置
光斑直径
光斑直径 横向位置
对于更具体的应用，可能 USP 激光微钻孔成为可以被越来越多
传播距离 (µm)
b) b) 传播距离 (µm) 13 µm 13 µm 的应用所使用的工艺。该技术长期用
200 150 150 100 100 50 50 0 0 于小批量生产的原型设计和微加工应
200
25° 用，现在以越来越高的生产率，用作
25°
越来越多的大规模应用的顶级方法，
30° 例如制造动脉支架、OLED 面板和注
30°
9
射头。 为了确保足够的生产率和最
I/I max 佳的加工质量，激光光束整型可以最
20
I/I max µm 35°
0 1 20 大限度地提高加工效率。这就是为什
µm 35°
0
1
图3：平顶光束轮廓（a）和贝塞尔光束的实验强度分布（b）。 么有必要采用光束整形技术，伴随着
工艺的发展，能够应对新的微激光钻
激光光束整形 需要产生更特定几何形状的光束，例 孔应用的挑战。 █
然而，为了真正最大化该加工的 如使用无掩模光刻来加工光子晶体或
有效性、质量、分辨率和效率，有必 电子微元件。 参考文献
1. M. Mielke, Laser Focus World, 49, 11
要应用适合于给定应用的激光光束整 因此，需要优化该工艺以将激
(Nov. 2013); http://bit.ly/2RJY0eg.
形技术。激光光束自然具有不均匀的 光光束整形单元集成到激光微钻孔系 2. K. Sugioka and Y. Chang, Light Sci.
横向能量分布（见图 2），这可能导 统中。存在几种类型的光束整形技 Appl., 3, e149 (2014); https://go.nature.
致不必要的能量损失、不准确性和钻 术，例如折射光学元件（ROE）、衍 com/2UN2ouN.
3. K. Sugioka, Nanophotonics, 6, 2, 393–
孔不规则性。材料的类型、孔的参数、 射光学元件（DOE）和空间光调制器
413 (2017); http://bit.ly/2MTc1p6.
钻孔的质量和生产率都是需要考虑的 （SLM）。这些技术通常以规模化生产
4. S. Sullivan, Industrial Laser Solutions, 31,
因素，并且需要优化激光脉冲的强度 使用，但取决于应用，它们往往在可 3 (May/Jun. 2016); http://bit.ly/2Gvpr9w.
在加工材料中的分布方式。 获得的形状类型方面受到限制，受到 5. E. Mottay, Industrial Laser Solutions, 32,
根据具体应用的需要，可能需要 浅景深（钻孔的有用深度）的影响， 4 (Jul/Aug. 2017); http://bit.ly/2TIrRFP.
6. K. Fuse, Laser Tech. J., 12, 2, 19–22
均匀地集中激光能量，将光束整形成 并且可能具有降低的效率和高价格。
(Apr. 1, 2015); http://bit.ly/2MYpLz2.
一定的轮廓，或甚至生成若干光束以 最近，多平面光转换（MPLC） 7. M. K. Bhuyan et al., Appl. Phys.
同时处理多个区域 4,5 并增加工艺的 技术在光束整形方面提供了大量的 Lett., 97, 081102 (2010); https://doi.
生产率。例如，一种常用的光束形状 自由度，同时具有高转换效率（> org/10.1063/1.3479419.
8. F. Courvoisier, J. Zhang, M. Bhuyan, M.
是平顶轮廓（见图 3a），这使得可以 95 ％）。MPLC 技 术 自 2013 年 开 始
Jacquot, and J. M. Dudley, Appl. Phys. A,
获得均匀强度的激光光斑，从而以更 由法国 CAILabs 公司开发，在整形
112, 29–34 (2013); http://bit.ly/2Gs6wwq.
好的分辨率和规则的深度穿透。 6 参数、景深和能效方面取得了创纪录 9. B. Peatman, Industrial Laser Solutions
另一种常用的形状是贝塞尔光 的成果。它可以为激光行业生成标准 online (May 3, 2017); http://bit.
束，它使传播的能量在长距离上强烈 形状，例如平顶和贝塞尔光束（见图 ly/2RMhgaQ.

48 JUNE 2019 工 业 激 光 应 用 INDUSTRIAL LASER APPLICATIONS CHINA