高精密飞秒激光抛光

传统激光加工就像用喷火切割冰块：边缘会融化，形状模糊，周围一滩水。飞秒激光加工就像用极其锋利的超高速手术刀瞬间切除：切口平整光滑，冰块其他部分保持原样，几乎看不到任何融化痕迹。主要应用领域一览工业制造：精密钻孔、切割、表面结构化、微纳器件制造。眼科屈光手术（全飞秒SMILE）、精细外科手术、牙科加工、设备制造。科学研究：超快光谱学、阿秒物理、粒子加速、实验室天体物理。信息技术：光子集成电路制造、数据存储。消费电子：手机摄像头蓝宝石保护镜片切割、OLED显示屏修复。总而言之，飞秒激光的优势是其“时间尺度”上的特性在“空间尺度”上的完美体现。它将激光加工从“热时代”带入了“冷时代”，开启了超精密、超材料、超维度制造的新纪元。飞秒激光技术在精密机械、微纳电子、微纳光学、表面工程、生物医学等领域具广泛的应用。高精密飞秒激光抛光

这是飞秒激光所有优势的根源。我们可以与传统激光（如纳秒激光）进行对比：传统激光（长脉冲）：脉冲时间长，能量是缓慢地、持续地注入材料。这会导致：热扩散：能量有足够时间向周围区域传导，产生大范围的热影响区。热效应：导致材料熔化、飞溅、产生微裂纹和热应力。精度低：加工边缘不整齐，精度受限。飞秒激光（超短脉冲）：能量在极短时间内（飞秒级）瞬间注入到一个极小的空间点。能量沉积速度>>能量扩散速度：在热量还没来得及向周围传递之前，加工过程就已经结束了。多光子吸收/非线性吸收：极高的峰值功率足以使材料中的电子通过非线性过程直接吸收多个光子，瞬间被激发或电离，绕过“熔化”阶段。直接“汽化”或“等离子体化”：材料直接被“蒸发”移除，几乎没有液态相产生。结果就是：热影响区极小甚至没有，实现了真正意义上的“冷加工”或“超精密冷烧蚀”。广东代工飞秒激光分度盘使用YAG激光器的脉冲持续时间较长，为 ∼20ns（1ns=10-9s），会导致热影响区和激光处理区域周围出现裂纹。

传统激光（纳秒、微秒脉冲）依靠“热积累”：激光能量被材料吸收，转化为热量，通过热传导熔化、蒸发材料。这个过程不可避免地会产生热影响区，包括熔融残留、微裂纹、热应力变形和材料性质改变。飞秒激光则依靠“非线性冷烧蚀”：时间极短（飞秒量级）：激光脉冲作用时间远小于材料中能量转移到晶格（即转化为热）所需的时间（皮秒量级）。强度极高：超高功率密度直接导致材料发生多光子吸收/隧道电离，电子被瞬间剥离，形成高度电离的等离子体。等离子体膨胀与消散：等离子体在极短时间内迅速膨胀并消散，带走了绝大部分能量，未来得及将能量传递给周围材料。结果：材料直接被“移走”，实现“冷加工”。加工边缘清晰、无熔渣、无热损伤层，基本保持了材料的原始性质。

飞秒激光的应用前沿科学研究（探索未知的工具）强场物理与阿秒科学：运用：聚焦飞秒激光可产生强度极高的电场（>原子内部电场），用于研究极端物理条件，并产生更短的阿秒脉冲（10⁻¹⁸秒），用于观测电子运动。激光粒子加速：运用：用飞秒激光与等离子体相互作用，在厘米尺度上加速电子、产生质子束或X射线，可用于建造小型化的光源。飞秒化学：运用：作为“快的相机”，观测化学键的断裂与形成、分子反应过渡态等超快过程，曾获诺贝尔化学奖。相对于传统激光加工设备，飞秒激光由于脉冲时间极短，被加工物体不会被加热，适合加工30微米以下的小孔。

与传统的连续激光或纳秒/皮秒脉冲激光相比，飞秒激光的优势在于：几乎无热影响区：能量在材料晶格热化并扩散到周围区域之前，作用过程就已结束。材料直接被“电离-蒸发”或发生非线性破坏，没有熔化、再凝固、微裂纹、热变形，实现了真正的“冷”加工。极高的加工精度：加工区域可以突破光学衍射极限，达到亚微米甚至纳米级别，因为只有激光焦点中心强度足够高才能引发非线性效应。可加工任何材料：其极高的峰值功率足以打破任何材料的化学键（金属、陶瓷、玻璃、蓝宝石、钻石、聚合物），实现“一法通用”。极少的再铸层和碎屑：材料主要以等离子体或气相形式被移除，表面干净。内部三维加工能力：对于透明材料（如玻璃），激光可以无损地穿过，只在焦点处产生破坏，从而实现材料内部的任意三维微结构制造。由于飞秒激光器的脉冲持续时间为 ∼100fs（1fs=10-15s），因此在热量传递到材料之前就完成了对激光的暴露。广东代工飞秒激光分度盘

飞秒激光钻孔技术可被运用于核聚变上，核聚变中的点火靶球具有充气微孔，需求高精度及数量多来控制精确度。高精密飞秒激光抛光

这是飞秒激光成熟和广泛的应用之一。精密微纳加工与工业制造，脆性材料加工：在蓝宝石玻璃（手机屏幕、摄像头保护盖）、特种玻璃、陶瓷上钻孔、切割、刻划。无崩边、无裂纹，良品率高。金属微加工：为航空发动机叶片制作好的的激光诱导周期表面结构，降低阻力；制造精密燃油喷嘴微孔；支架切割。透明材料内部三维加工：利用其非线性效应，在焦点处发生作用，可以在透明材料（如玻璃、晶体）内部进行选择性改性、写入波导、制作微流道、存储三维数据。这是其他激光无法做到的。太阳能电池：用于晶硅太阳能电池的选择性掺杂和边缘隔离。高精密飞秒激光抛光