In dem Moment, in dem der Fetosekundlaser den Durchmesser des Haarfadens bricht, hat er Tausende von Zyklen abgeschlossen, und diese extrem schnelle Präzisionseigenschaft verändert die Grenzen der modernen Fertigung. Die ultraschnelle Laserbearbeitungstechnologie als Spitzentechnologie im Bereich der Präzisionsfertigung ist mit ihren einzigartigen Eigenschaften der ultrakurzen Impulse und der ultrahohen Spitzenleistung zu einem sexuellen Werkzeug für die Mikronanoskalaberarbeitung geworden. Von dem fremdförmigen Schneiden von Smartphone-Bildschirmen bis zur Präzisionsbearbeitung von Herzstützen, von der Verarbeitung von Luft- und Raumfahrtmaterialien bis zur Herstellung von medizinischen Geräten, überschreiten Ultraschnelle Laser mit ihren Vorteilen der „Kaltbearbeitung“ die Grenzen der herkömmlichen Herstellung.

01 Physikalische Eigenschaften und Grundprinzipien des Ultraschnelllasers

Ultraschnelle Laser beziehen sich in der Regel auf einen Laserpuls mit einer Pulsbreite von Pikosekunden bis Phetusekunden. Eine Pikosekunde entspricht einem Zehntrillionstel einer Sekunde, und eine Phetusekunde entspricht einem Tausendestel einer Pikosekunde. In einer Pikosekunde kann das Licht nur etwa 0,3 mm verbreiten, was dem Durchmesser eines Haarfadens entspricht. Der Kernwert des Ultraschnelllasers liegt in seinem einzigartigen Mechanismus der Wechselwirkung mit dem Material. Wenn die Breite des Laserpulses die Größe von Pikosekunden oder Phytosekunden erreicht, wird die Laserenergie in sehr kurzer Zeit in das Material eingespritzt, um das Material schnell zu verdampfen, den Effekt der Wärmediffusion zu vermeiden und die sogenannte "Kaltbearbeitung" zu erreichen. Im Gegensatz zu herkömmlichen Langpulslasern schmilzt das Material bei der ultraschnellen Laserbearbeitung nicht genügend Zeit, nachdem es erwärmt wurde, im Fokusvolumen und verbreitet sich in das umliegende Material. Der Phytosekundenlaser kann eine schnelle Ionisierung des Materials induzieren und das Material aus dem bestrahlten Bereich direkt in eine Mischung aus Plasma, Dampf und Nanotropfen umwandeln, wobei die Schmelze und Wärmediffusion des Materials während der Verarbeitung vernachlässigbar sind. Bei transparenten Materialien ermöglicht der Ultraschnelllaser die interne Bearbeitung durch nichtlineare Multiphotonen-Absorption. Wenn ein dichtes Photon auf ein Material eindringt, kann ein Elektron von mehreren Photonen angeregt werden, die gleichzeitig absorbiert werden, auch wenn die einzelne Photonenergie kleiner ist als der Materialbandspalt, und diese nichtlineare Absorption findet in der Regel nur in der Nähe des Laserfokusses statt, so dass ein ultraschneller Laser die dreidimensionale Bearbeitung innerhalb des transparenten Materials erreichen kann.

02 Schlüsseltechnologie und Bearbeitungsmethoden

Zu den wichtigsten technischen Mitteln der ultraschnellen Laserbearbeitung gehören die Direkt- und Parallelbearbeitung mit Phytosekundenlaser. Die Phytosekunde-Laser-Direktschreibtechnik erfordert keine Maske und ermöglicht eine zweidimensionale oder dreidimensionale Formbearbeitung mit einer Bearbeitungsauflösung von bis zu nanometern durch einen gestützten Strahlscan. Die Pulsstreifentechnologie ist in den letzten Jahren eine wichtige Innovation. Ultra-Fast Laser hat auch spezielle Bearbeitungstechnologien wie unsichtbares Schneiden, laserinduzierte Forwarding und Mikroschweißen entwickelt. Nehmen Sie das Bildschirmschneiden von Smartphones zum Beispiel, kann der ultraschnelle Laser kleine Risse innerhalb des transparenten Materials induzieren, um das Präzisionsschneiden beliebiger Formen zu erreichen und die Bearbeitungsanforderungen von Vollbildschirmen, Schirmen und Tropfenschirmen zu erfüllen.

03 Anwendungsbereiche und Industriewerte

In der Elektronikherstellung ist der Ultraschnelllaser zum Schlüsselwerkzeug für das Schneiden von Vollbildtelefonen geworden. Die Herstellung von medizinischen Geräten ist ein weiterer wichtiger Anwendungsbereich für ultraschnelle Laser. Bei der Herzstützbearbeitung haben die herkömmlichen Laser Probleme wie viele Spuren, ungleichmäßige Schnittbreite und andere, während die glatte Oberfläche des Herzstützes der Fiftosekundlaserbearbeitung die Chancen auf Narbengewebe erheblich verringert und die Biokompatibilität verbessert. In der Luft- und Raumfahrt lösen Ultraschnelle Laser die Herausforderungen bei der Verarbeitung schwieriger Materialien wie Hochtemperaturlegierungen und Wärmebarrierekeramik. Beispielsweise ermöglicht das zweistufige Schraubenbohren mit Fiftosekundlasern eine qualitativ hochwertige Bearbeitung von Luftmembranlöchern in Flugmaschinenblättern, ohne Mängel wie Spritzen, Mikrorisse und Wärmeeinwirkungszonen. Auch die Halbleiterindustrie profitiert von der Ultraschnelllasertechnologie.

04 Trends und Zukunftsaussionen

Mit sinkenden Kosten für Ultraschnelle Laser und steigendem Intelligenzniveau entwickelt sich diese Technologie, die einst nur in den Bereichen eingesetzt wurde, allmählich zu einer breiteren industriellen Anwendung und bietet einen Kernkraftantrieb für die Transformation und die Modernisierung der Fertigung. Vom Labor zur Industrialisierung hat die ultraschnelle Laserbearbeitungstechnologie nur zwei Jahrzehnte lang verwendet. Es ersetzt herkömmliche mechanische Werkzeuge und wird zu einem "Präzisionschirurgischen Messer" hergestellt, das die Grenzen der Präzision und Effizienz der Bearbeitung kontinuierlich verbessert. Mit der Reife und Industrialisierung der Atosecond-Lasertechnologie wird in Zukunft die ultraschnelle Laserverarbeitung ihren einzigartigen Wert in den Bereichen Quantenkommunikation und Biomedizin zeigen.