Page 17 - LFWC_JulAug_2019_eMag

应用天地 Applications

物理学优势非常明显，但是 率正在达到千瓦级，具有更高的重复
直到最近，经典的钛宝石晶 频率，脉冲能量数十微焦耳，极大地
体增益介质的强大替代品 扩展了材料加工能力，同时又保留了
出现后，人们才看到 USP 基于光纤技术的基本可靠性和性能。
激光器的商业可行性。光纤 在医疗器械制造领域，USP 激光
激光技术是高功率、高重复 器的进步很快获得应用。两层聚合物
频率、可靠的工业 USP 激 和中间编织金属层的三明治结构精细
光器及其在微加工中应用 导管，可以使用超短脉冲激光实现零

图2：没有毛刺和热效应的镍钛合金支架，采用Origami超短脉冲光 的关键。 热影响区、没有毛刺或材料再沉积的
纤激光器加工而成。
微机械加工（见图 3）。
图 2）。 光纤激光器：一项关键技术 在最近的一项研究中，爱尔
第三代生物可吸收支架（BRS） 20 世纪 90 年代末，通信行业的 兰激光微加工设备公司 Blueacre
技术，进一步加速了 USP 激光加工 蓬勃发展为光纤质量、一致性和使用 Technology 对比了纳秒激光和 NKT
在支架制造中的应用。在 21 世纪第
一个 10 年的后期，DES 插入一年多
以后，内部形成血栓概率增加的问题，
推动采用由生物可降解聚合物制成
的、可以逐渐溶解在体内的支架。
进入 21 世纪的第二个 10 年后，
支架技术的下一个进步是采用聚合物
图3：超短脉冲（USP）光纤激光在金属/聚合物层状材料构建的导管上钻孔。
平台结合可逐渐降解的药物注入涂层，
取代金属支架。然而，与金属支架相 寿命的显著提升铺平了道路。在过去 Photonics 公司的 Origami 飞秒激光在
[8]
比，聚合物支架具有局限性，包括由 的 20 年中，相应的性能提升、众多 尼龙管中钻孔的效果。 飞秒激光能
于支架杆较厚而导致的植入问题，以 光学元件价格的降低，以及更好的制 够钻出圆孔，可重复性达 ±3.5μm，
及如果支架用于 2.5mm 甚至更小的冠 造技术，使得光纤激光光源的稳定性、 并且对块状尼龙材料的热影响最小 ；
状血管中，效果不理想的问题。目前 紧凑性、坚固性和质量取得了突破性
的研发重点是将支架杆尺寸从 150μm 进展。 a) b)
[5]
减小到 99μm，甚至 80μm。 如果改 对环境波动的容忍度、交钥匙工
善 BRS 技术的努力取得成果，激光微 程和高可靠性，大大降低了光纤激光
[6]
加工工艺将需要更高的精密性。 器的整体拥有成本。 掺杂光纤的高
转换效率和固有的坚固性，使得能够
更短的脉冲，更好的微加工 设计出相对便宜、紧凑且坚固、并适
质量 合工业环境的亚皮秒脉冲激光器。 [7]
在过去的几十年中，已经证实激 大芯径增益介质的商业可用性，
光脉冲的持续时间对激光微加工效果 用于高效率激光二极管泵浦实现功率
有显著影响。当脉冲持续时间低于几 调节、同时保持单模激光输出的双包
十皮秒时，激光与材料之间的相互作 层光纤的发展，以及光子晶体光纤的
图4：采用飞秒激光（a）和纳秒激光（b）在尼龙
用将进入“冷”或“无热”的消融状态， 出现，都为光纤参数提供了更大的灵 导管中钻孔的对比图，两种情况下标称聚焦光斑尺
能够显著提高加工质量。 活性。 寸均为25μm；纳秒激光产生尺寸更大、且有大量
熔化区域的非圆形孔，而飞秒激光（测得的可重复
尽管超快激光与材料相互作用的 目前，飞秒脉冲光纤激光器的功 性为±3.5μm）明显具有更好的加工效果。

激光世界 Laser Focus World China www.laserfocusworld.com.cn Jul/ Aug 2019 15