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应用天地 Applications

超快加工

超快激光器作为一种

制造工具大有可为

文/Geoff Shannon

超 快（也称为超短脉冲）激 为 10ps——刚刚超过万亿分之一秒 的差异可能非常明显。当加工金属材
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料时，两者之间的差异非常微小——
光器能提供独特的材料加 （10 ）或百万分之一微秒。另一类
工能力，因为这种激光器 是飞秒激光器，发射脉冲的持续时间 使用飞秒激光器加工，没有毛刺，具
的脉冲持续时间小于目标材料的热传 约为 400fs——小于万亿分之一秒。 有略胜一筹的指定加工特征和较低的
导时间。从本质上讲，这意味着可能 值得注意的是，这里的“超快” 表面粗糙度。飞秒激光也可以加工更
实现零件的冷加工，材料通过升华过 一词并不是指材料的去除速度。事实 广泛的塑料材料。皮秒激光器通常需
程被去除。这种让物质汽化的加工方 上，材料的去除速度恰恰相反，这 要绿光或紫外（UV）波长来有效地
法，具有任何其他方法无法简单获得 也是为什么超快激光器在加工厚度 加工塑料材料。皮秒激光器和飞秒激
的优势，包括近乎为零的热效应、最 <250μm 的材料时表现优异。当然， 光器之间的加工质量比较，有赖于被
小的毛刺和碎屑、减少或消除后期处 超快激光也可以加工较厚的材料，但 加工的材料。当需要最好的加工质量
理、尺寸精度高，以及具备在金属、 在这种情况下，必须要更仔细地考虑 时，飞秒激光器无疑是首选。但是，
塑料、陶瓷和玻璃中加工高质量、小 加工时间问题。 皮秒激光器往往加工速度更快，所以
特征的能力。然而，超快激光系统成 在某些情况下，皮秒激光器和飞 问题就变成了“加工质量到底要多好，
本昂贵，因此必须仔细考虑激光器和 秒激光器之间的加工差异可能非常微 就足以满足需求了？”
系统的选择。 小 ；而在另外一些情况下，两者之间 了解哪种激光器能最好地满足应

较短的脉冲持续时间激发兴趣
如同许多其他激光技术一样，超
快激光器也是在研究实验室中诞生
的。然而，超快激光器的脉冲持续时
间（明显短于市售的纳秒激光器的脉
冲持续时间）激发了人们将其用于微
加工和材料加工领域的兴趣。超快激
光几乎可以在没有热影响的条件下加
工几乎任何材料，这为产品的创新和
开发提供了一种独特的制造工具。在
某些情况下，使用超快激光加工甚至
能够降低成本。
超快激光器分为两大类。一类是 Picosecond laser Femtosecond laser
皮秒激光器，发射脉冲的持续时间约 图1：皮秒激光器（左）和飞秒激光器（右）在金属上加工100μm宽的通道。

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