半导体飞秒激光薄膜芯片

飞秒激光本身就是科学发现的工具，并不断催生新科学。超快科学：飞秒化学：观测化学反应的中间过程与过渡态（获诺贝尔化学奖）。凝聚态物理：研究高温超导、拓扑材料中的超快电子动力学。极端条件创造：激光粒子加速：在桌面尺度产生高能电子/质子束，用于放疗和基础物理研究。阿秒科学：飞秒激光是产生阿秒脉冲（10⁻¹⁸秒）的“引擎”，用于实时观测原子内电子的运动。精密测量：飞秒光频梳（获诺贝尔物理学奖）：提供好的的“光尺”和“光钟”，用于时间基准、、温室气体检测等。在激光切割行业中，适合于超薄金属箔材料切割的种类也分为纳秒紫外激光切割以及飞秒激光器切割等。半导体飞秒激光薄膜芯片

飞秒激光技术这是一种利用超短脉冲（飞秒量级）激光进行加工、测量的前沿技术。由于作用时间远小于材料中热扩散的时间（皮秒量级），能量在被加工材料吸收后，还来不及通过热传导影响周围区域，材料就已通过直接电离（多光子吸收/隧道电离） 被去除或改性。这被称为 “冷加工” 或 “无热加工”。脉冲能量除以脉冲宽度。由于脉冲极短，即使单脉冲能量为毫焦耳级别，其峰值功率也可轻松达到太瓦（10¹² 瓦）甚至拍瓦（10¹⁵ 瓦），相当于全球电网功率的瞬时聚焦。北京飞秒激光异形孔飞秒激光能量传输时间极短，加工过程中不会产生热效应。

这是飞秒激光技术应用的基石：多光子吸收/电离：在极高的光场强度下，材料同时吸收多个光子，跳过中间能级，直接发生电离或激发。这使得透明材料（如玻璃）也能被加工。雪崩电离：初始的自由电子通过逆韧致吸收激光能量，加速并碰撞其他原子，产生更多自由电子，形成雪崩式电离。电子被迅速剥离形成等离子体，留下的带正电离子因强烈库仑斥力而发生飞散。整个过程发生在皮秒量级内，远快于热扩散的时间（微秒量级），因此实现了“冷”烧蚀。

激光打孔工艺可分为长脉冲（ms级）和短脉冲（ns、ps、fs级）激光工艺，注意脉冲宽度是个时间单位，不是长度单位，其中ps皮秒激光和fs飞秒激光也被行业内叫做超快激光。两种工艺相比各有优缺点，同样是气化材料加工小孔，前者因为其单个脉冲照射时间更长，能提供更多能量快速去除材料，相当于大刀阔斧效率高；后者能量细小峰值功率高，可瞬间气化微量材料，素有冷加工的美誉，相当于小刀精啄，几乎没有重熔层，表面质量更好，专业一点讲就是超快激光由于脉冲持续时间远小于材料中受激电子通过转移、转化等形式的能量释放时间，只需考虑电子吸收入射光子的激发和储能过程，加上高达TW（10^12W）级的峰值功率，能量在只有几个纳米厚度内迅速聚集，瞬间产生的超高电子温度值远超材料汽化温度，材料直接从固态转为气态，在表面形成高密度、超热、高压的等离子体状态，实现非热熔性加工。对于飞秒激光而言，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。

能量在时间上高度集中：脉冲极短，即使单个脉冲能量不高，其瞬时峰值功率也可轻易达到太瓦（10¹² 瓦）甚至拍瓦（10¹⁵ 瓦）级别，足以击穿任何材料。“冷加工”机制：能量在极短时间内注入，远快于热量向周围材料扩散的时间（通常为皮秒量级）。材料被直接电离成等离子体并瞬间消散，几乎不产生热影响区，避免了熔化、微裂纹和形变。非线性吸收：其极高的光强使得材料同时吸收多个光子，才能发生电离。这种效应具有明确的功率阈值，只在焦点中心极小的体积内发生，实现了突破衍射极限的纳米级精度。宽光谱：超短脉冲意味着极宽的频率带宽，可用于产生超连续谱（白光激光）和精密光谱测量。飞秒激光切割可直接对玻璃、硅片、不锈钢等材料做激光划线、刻槽、刻蚀等处理，至小线宽小于10微米。微米级飞秒激光COF Bonding Tool

飞秒激光钻孔技术还被运用到透明材料内部的三维微孔加工中，这种制造技术将有利于制造光电传感器设备。半导体飞秒激光薄膜芯片

在5G趋势下，由于高精度高密度的要求，PCB钻孔技术将逐渐由机械钻孔走向激光钻孔技术。激光打孔，指激光经聚焦后作为强热源对材料进行加热，使激光作用区内材料融化或气化继而蒸发，而形成孔洞的激光加工过程。目前，PCB激光钻孔技术主要分为红外激光钻孔技术和紫外激光钻孔技术。１、红外激光：主要采用YAG激光(波长为1.06μm)，将材料表面的物质加热并使其汽化(蒸发)，以除去材料。2、紫外激光：主要采用紫外激光(波长为355nm)，高能量的紫外光子直接破坏许多非金属材料表面的分子键，使分子脱离物体。你知道吗？皮秒激光甚至飞秒激光也将运用于PCB钻孔。大众熟知的是，皮秒激光用于美容；飞秒激光用于近视手术。所谓皮秒激光，指的是皮秒级别脉宽的激光（1皮秒是1秒的一万亿分之一秒）所谓飞秒激光，指的是飞秒级别脉宽的激光（1飞秒是1秒的一千万亿分之一）早期的激光加工特点是长脉冲宽度和低激光强度，虽然激光束可以被聚焦成很小的光斑，但是对材料的热冲击依然很大，限制了加工的精度。而皮秒激光和飞秒激光具有脉宽超短、瞬时功率超高、聚焦区域超小的特点，特别适用于电路板的精密加工。半导体飞秒激光薄膜芯片