飞秒激光器加工精度
发布时间：2021-02-18 11:25
飞秒激光器加工精度技术，那才更牛，可以加工30微米以下的高精度小孔！
飞秒激光器加工精度是基于多光子非线性吸收和电离机制， 而不是光子能量线性吸收而形成的热积累，因此，避免了热传导效应。当飞秒光脉冲作用于材料的表面或者透明材料的内部，由于光脉冲的持续时间极短，光脉冲的作用区域极小，光强度极高，通过非线性吸收过程，激光脉冲的能量来不及向作用点周围传递，光脉冲的作用过程或者加工过程就已经结束，因此产生的热量几乎可以忽略不计，被加工的材料几乎没有热损伤。
激光器方面我国激光器+激光设备行业目前合计的市场规模达到了658亿元（2019年），2013年行业仅为194亿，2013-2019年经历长达7年 的正增长。飞秒激光器切割好学吗？在激光切割方面，激光对于传统切割方式的渗透度约26.26%~30.65%，在激光切割设备中，高功率（1500W以上）占比仅为20.8%；在激光焊接方面，由于成本原因，激光焊接占焊接市场比例较小，目前更多地应用于汽车/电池/精密金属加工/光通讯等。
飞秒激光器加工精度简介
所谓飞秒激光器加工精度，即使用频率非常高的激光对材料进行钻孔，飞秒是时间单位，1飞秒等于一千万亿分之一秒，相对于传统激光加工设备，飞秒激光器由于脉冲时间极短，被加工物体不会被加热，特别适合加工30微米以下的高精度小孔。
对于飞秒激光器而言，脉冲作用时间已经实际小于1 ps，电子没有足够的时间将能量传递给晶格。从而在材料表面生成众多等离子体，能量伴随着材料的去除而消散，因此出现强烈的烧蚀效果。
用飞秒激光器进行加工，激光脉冲能量极快地注入很小的作用区域，瞬间高能量密度沉积使电子吸收和运动方式发生变化，从根本上改变了激光与物质相互作用机制。
飞秒激光器加工精度的作用原理
飞秒激光器作用于金属和非金属加工时原理完全不同，金属表面存在大量的自由电子，当激光照射金属表面时，自由电子会瞬间被加热，数十飞秒内让电子电子发生碰撞，自由电子将能量传道给晶格，形成开孔。但由于自由电子碰撞的能量要比离子小的多，所以传导能量需要较长时间，但目前该难题已被我国科学家攻克。
在飞秒激光器作用于非金属材料时，由于材料表面自由电子较少，激光照射时先要使得材料表面电离，进而产生自由电子，剩下的环节与金属材料一致。飞秒激光器加工微孔时，在初级阶段先形成一个小坑，随着脉冲数量的增多，坑深度不断增加，但随着深度的增加，坑底的碎屑飞出的难度也越来越大，导致激光向底部传播的能量越来越少，最终达到深度不可增加的饱和状态，即打完一个微孔。
按照波长来划分，连续光纤激光器一般属于近红外光；IPG指引激光器正在向低波长延伸。
光纤激光器，按照光的波长来划分，一般是从可见光到近红外光（500nm到1.5μm之间），其特点是：金属对该波长 范围内的光吸收能力较强，近红外光适用于金属加工。
按照IPG年报指引，激光器正在向低波长延伸，半导体激光器、可见光激光器（蓝光、绿光等）及UV激光器等是其目 前主要拓展的产品。而传统的二氧化碳激光器、固体激光器（铒固体激光器、铥固体激光器等）则属于中红外、远红外 波长范围。
突破飞秒激光器加工精度技术
虽然飞秒激光器钻孔技术拥有如此神奇的魔力，但其开发难度也是非常大的，特别是进行系统集成化、技术工程化的努力遭遇了各种困难，输出功率也有限制。此外，如何能形成一套完整的微孔加工工业也是世界性难题，但通过我国科学家的努力，不但实现了该系统的实用化和集成化，还发明出了螺旋加工工艺，可以私人订制不同形状的微孔，可以说是达到了国际领先的地步。
根据我们的估算，我国冷切割设备存量约为16.62万台，热切割设备存量约为10万台；
而根据中国激光产业发展报告（2019）及我们的估算，到2019年底我国切割用激光设备存量为7~8.16万台；
不考虑效率差异，激光对于传统切割方式的渗透度约26.26%~30.65%；
而激光切割在中厚板场景下效率逊于等离子切割设备，因此实际渗透度可能低于上述估算值；
由于在激光切割设备中，高功率（1500W以上）占比仅为20.8%，高功率对于传统中厚板切割方式的渗透度更低。
