飞秒激光是一种以 “飞秒” 为脉冲宽度(1飞秒=10⁻¹⁵秒,即千万亿分之一秒)的超快、强脉冲激光。使其在精密加工、科研等领域带来了主要的突破。这是飞秒激光成熟和广泛的应用之一,太赫兹波产生与探测:飞秒激光是产生和探测太赫兹波的主要泵浦源,用于无损检测、安全成像、物质光谱分析等。精密测量:基于飞秒光频梳技术(另一项诺贝尔奖成果),可以用于距离测量、光学时钟、光谱定标等,精度达到纳米甚至更高。文物保护与修复:可以极其精细地除去艺术品表面的污染物层,而不损伤下层宝贵的原始材料。即使飞秒激光钻的孔在经过强度/硬度或热处理的产品中也可以实现一定质量的孔。上海高精密飞秒激光MLCC轮刀

飞秒激光技术正朝着 “更快、更强、更小、更便宜” 的方向发展:成本降低: 随着技术进步和商业化,正从实验室走向更广的工业应用。功率提升: 向拍瓦级甚至更高功率发展,用于模拟宇宙极端物理条件。系统集成化: 开发更紧凑、稳定的工业级飞秒激光器。总而言之,飞秒激光是一种“更快的激光”,它是一种全新的物质相互作用工具。它让我们能够以难以置信的精度操纵物质,并以前所未有的时间分辨率观察自然界的超快过程,是制造、前沿科学和未来产业的主要引擎之一。上海高效飞秒激光小孔飞秒,是一种时间单位,等于10-15秒,即1/1,000,000,000,000,000秒。

飞秒激光技术几乎无限的材料普适性可加工材料清单几乎不受限:金属、合金、半导体、聚合物、陶瓷、玻璃、晶体、钻石。只需调整激光参数(能量、脉冲数、波长),即可找到合适的加工窗口。精密加工中的关键工艺参数为了实现比较好加工效果,必须精确:脉冲能量:决定单次烧蚀的强度和深度。重复频率:决定加工速度和热积累程度(高重复频率下仍需注意热管理)。脉冲持续时间:更短的脉宽通常意味着更小的热影响。扫描速度与策略:影响加工效率和表面质量。光束质量与聚焦系统:决定小的可加工特征和加工精度。环境:有时需要在真空或特定气体中进行,以避免等离子体效应或氧化。
飞秒激光运用发展的关键趋势从“工具”到“产线”:随着光纤飞秒激光器等技术的成熟和成本下降,飞秒激光正从实验室和特殊加工,走向消费电子、新能源等规模化工业生产领域。智能化集成:与机器视觉、人工智能、六轴机器人深度集成,实现复杂曲面自适应加工、智能与质量在线监控。功率与效率提升:高平均功率、高重复频率的飞秒激光器不断涌现,加工效率大幅提高,解决了早期“精度高但速度慢”的瓶颈。多学科交叉融合:其运用深度结合了物理学、化学、材料学、医学等,持续催生技术和新学科方向。飞秒激光加工的脉冲宽度为飞秒级别,1飞秒为1秒的10的负十五次方,是通常意义的一千万亿分之一秒。

飞秒激光技术是一项通过“锁模”产生并利用“啁啾脉冲放大”提升能量的方法,创造出持续时间极短、峰值功率极高的光脉冲,并利用其与物质发生的超快、非线性、非热学相互作用,从而实现极限精度的测量、加工与操控的光电系统工程技术。 它不仅是工具,更是推动物理学、化学、工程学前沿探索的“探针”与“利刃”。技术特点总结极限的时间把控:主动操控飞秒量级的光脉冲。极限的空间精度:通过非线性效应,将加工区域限制在焦点体积内,实现亚波长尺度加工。极限的峰值功率:能产生地球上强的光电场,用于研究极端物理条件。材料普适性:通过多光子过程,可处理从金属到透明介质的各类材料。高度的灵活性:脉冲能量、重复频率、波长、脉冲形状均可根据应用进行定制。飞秒激光的加工具有阈值效应明显、热效应弱、溅射物少、加工精度高等特点。广东韩国加工飞秒激光颗粒面膜板
相对于传统激光加工设备,飞秒激光由于脉冲时间短,被加工物不会被加热,适合加工30微米以下的高精度小孔。上海高精密飞秒激光MLCC轮刀
飞秒激光的优势:精细的非线性相互作用 — “三维空间选择性”原理:极高的峰值功率密度,使激光与物质的相互作用主要依赖于多光子吸收等非线性效应。这种效应只发生在激光焦点处光强极高的极小体积内,而在光束路径的其他区域(即使聚焦于透明材料内部)几乎不发生作用。直接结果:真正的三维微纳加工:可以像3D打印机一样,在透明材料(如玻璃、光刻胶)的内部任意位置进行写入、改性或制造复杂三维结构(如光子晶体、微流控芯片)。突破衍射极限:通过精确能量,可以使加工区域小于光斑的衍射极限,实现纳米尺度的特征。完美的层析能力:在成像(如多光子显微镜)中,可以只激发焦点处的荧光,实现高分辨率、高对比度的深层三维成像,且对样本无光损伤。上海高精密飞秒激光MLCC轮刀