来分析一下飞秒激光器原理切割
发布时间：2021-01-29 10:47
激光是基于受激发射放大原理而产生的一种相干光辐射。处于激发态的原子是不稳定的，在没有任何外界作用下，激发态原子会自发辐射而产生光子。而在有外界作用下，则会增加两种新的形式：受激辐射和受激吸收。激光是通过受激辐射来实现放大的光，而光和原子系统相互作用时，总是同时存在着自发辐射、受激辐射、受激吸收（在有外界作用下，自发辐射相对较弱，可以忽略）。
来分析一下飞秒激光器原理切割有什么不同？从原理上进行分析和阐述
在这里，我们指的飞秒激光是指脉宽为1-1000 fs（1 fs=10-15s）的激光，其他激光是指脉宽大于1000 fs（1 ps）的脉冲激光或连续激光。
激光加工过程中需要考虑激光的波长、能量（或功率）、脉宽、频谱、脉冲频率、偏振、相位等因素，同时还要考虑聚焦系统以及扫描速度和方向，被加工对象物质的组成、结构和形态，甚至是物质所处的环境条件如温度和气氛。
脉宽是其中一个非常重要的具有普遍影响的激光参数。飞秒激光器的基本结构及作用也主要是指现在用得最多的钛宝石以及Yb3+掺杂晶体和光纤激光器为主，波长在1 μm附近的近红外的飞秒激光。
飞秒激光系统昂贵
飞秒激光现在已开始用于切割、钻孔、焊接、打标、剥离、修复等加工领域。但目前实际应用较少，原因是飞秒激光的价格比长脉冲激光和连续激光要贵很多。
飞秒激光器原理切割
飞秒激光器为了能产生激光，就必须使受激辐射强度超过受激吸收强度，即使高能态的原子数多于低能态的原子数。这种不同于平衡态粒子分布的状态称为粒子数反转分布。也就是，飞秒激光器要产生激光，必须实现粒子数反转分布。
粒子数反转分布是产生激光的一个必要条件，而要实现粒子数反转分布和产生激光还必须满足三个条件：
①要有能形成粒子数反转分布的物质，即激活介质（这类物质具有合适的能级结构）；
②要有必要的能量输入系统给激活介质能量，使尽可能多的原子吸收能量后跃迁到高能态以实现粒子数反转，这一系统称作激励能源（或泵浦源）；
③要有光的正反馈系统——光学谐振腔，当一定频率的光辐射通过粒子数反转分布的激活介质时，受激辐射的光子数多于受激吸收的光子数可使光辐射得到放大，要使这种光放大并且以一个副长光子感应产生一个受激发射光子的单次过程为主，还能形成高单色性高方向性高相干性和高亮度性的光放大，必须使用光学谐振腔。
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因此，常用飞秒激光器由三部分组成：激活介质、激励能源、光学谐振腔。
飞秒激光贵的原因主要有：
1）根据傅里叶变化关系，要产生超短飞秒脉冲必须具有宽光谱的增益介质，增益介质的带宽决定了最终能实现的脉宽。
2）飞秒激光脉冲一般需要通过锁膜技术来实现，激光系统比较复杂。
飞秒激光特性很好
飞秒加工有不少优势，首先体现在精度高。
飞秒激光与材料相互作用过程中，光子加热电子（<1ps）和电子—声子耦合的时间尺度（ps）远小于热扩散的时间尺度（>0.1ns），这样激光加工的剩余热会产生一个热场。对于低重复频率飞秒激光，由于脉冲之间的间隔时间较长，在下一个脉冲到达材料的时候，激光聚焦区域的温度已经下降到环境温度。而对于高重复频率飞秒激光，由于其脉冲之间的间隔时间较短，当这个时间短于激光照射产生的热场扩散所需的时间的时候，下一个脉冲到达样品时，前一个脉冲产生的热场还没有完全消散，就会导致热量的累积作用。而随着照射时间的延长，激光脉冲数量的增加，激光聚焦区域的温度会逐渐升高，直至到达动态平衡。高重复频率飞秒激光照射过程中产生的热场虽然会增大激光诱导微纳结构的尺寸，但它对某些微纳结构的形成也是至关重要的。
