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超快雷射微加工整形原理4
https://www.steo.com.tw/ 超鋒科技股份有限公司
超鋒科技股份有限公司 238 新北市新北市樹林區東豐街49巷45號
脈衝雷射 可區分為Q開關雷射以及鎖模雷射 Q開關雷射:產生之脈衝寬度為ns等級 鎖模雷射:產生之脈衝寬度為ps~fs等級 根據調變機制不同,兩者皆可分為主動式以及被動式 左圖為主動式,右圖為被動式Q開關雷射原理簡介Q開關雷射特性 調變共振腔內之Q值 Q值與腔內的損耗成反比 當增益大於損耗,及有脈衝輸出 主動式Q開關雷射示意圖 Q開關雷射原理 鎖模雷射原理簡介前言 當加工需要更短的脈衝時,鎖模雷射之價值就此體現 鎖模鎖的是縱模(頻域性質),非橫模(光斑空間分部) 厚度100 um之不鏽鋼鑽孔效果 高斯坐標中的雷射橫模分佈圖 雷射共振腔模態(增益頻寬、 縱向模) 模態之相位若模態間有固定的相位關係即為鎖模雷射最小脈衝寬度時間積帶寬(TBP) 鎖模是使得雷射器中振蕩的各縱模相位保持恆定。 縱模相位鎖定後,雷射在時域上是一個光脈衝。 相位鎖定的縱模越多,光脈衝越窄。 Q開關與鎖模雷射的差別 Q開關雷射之脈衝寬度為ns等級,鎖模則為ps至fs等級 Q開關本質上是被調製的連續光(Modulated CW),其縱模相位是隨機的→鎖模脈衝的縱模相位是鎖定的,可通過傅立葉轉換脈衝的頻域→時域 鎖模雷射之重複頻率符合共振腔長 鎖模雷射與主控震盪器的功率放大器MOPA (Master Oscillator Power-Amplifier) :主控振盪器的功率放大器 由種子光源加上放大器之系統,即可稱為MOPA 業界常泛指MOPA為Mode-locked,亦約定成俗 MOPA之Q開關雷射系統架構圖 https://www.steo.com.tw/hot_501912.html 脈衝雷射:Q開關雷射、鎖模雷射 2024-11-11 2025-11-11
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超快雷射微加工整形原理

非熱吸收機制
  1. 極高的瞬時峰值功率(達數兆瓦範圍)可同時吸收多個光子。
  2. 當脈衝持續時間短於材料的特徵振動鬆弛時間時,這種吸收機制發揮作用。
利用超快雷射,兩個主要機制主要負責將吸收從熱態轉移到非熱態:
非熱吸收機制非常重要,因為它可以減少材料的熱損傷,使得加工更精細、控制更佳、微加工更加精確。

超快雷射微加工整形原理

在超短脈衝雷射加工中,通過使用具有以下特性的雷射,可以在高效材料去除率的同時,實現對周圍非加工區域的最小熱損傷:
  • 通過使用具有更高峰值功率的短脈衝來增加光通量(W/cm²)
  • 使用更具可聚焦性的光束(較低的M²值)來增加光通量
  • 使用較短波長來改善光束質量和吸收
  • 增加脈衝能量或脈衝重複頻率;這將提高處理效率,因為兩者都會增加雷射的平均功率
  • 改善光束指向穩定性以實現一致的加工效果

實驗範例回顧



聚合物微銑削/金屬微銑削/陶瓷微銑削

這使得每次脈衝去除的材料體積能夠被精確控制,從而實現高解析度加工和高質量的表面處理。紫外雷射在大面積結構化和三維微加工方面表現卓越。先進的光束照明和投影技術可以實現目標區域邊緣銳利且能量密度均勻的分佈,從而精確控制每次脈衝去除的材料體積,實現高解析度加工和高質量表面處理。

實驗製作流程

典型的去除速率在 0.05 - 1.5 μm/脈衝之間。
當需要重複單一圖案時,可以在光罩中設置一組陣列特徵,利用光束的大橫截面同時加工多個特徵。
通過協調光罩和工件的運動,可以創建大型且複雜的圖案。

結論

必須仔細調整光學參數和加工速度,以優化特定的微加工任務。

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