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。飞秒激光是指时域脉冲宽度在飞秒(10-15秒)量级的激光,在时间分辨率上属于超快激光(ultra-fast laser)。上海工业飞秒激光钻孔

飞秒激光技术它从根本上改变了光与物质相互作用的方式,实现了从“热加工”到“冷加工”的跨越。从让你清晰视界的眼科手术,到驱动未来计算的集成光芯片,再到探索物质基本运动规律的科学工具,飞秒激光正以其无可比拟的精度和灵活性,深度塑造着现代科技与工业的格局。飞秒激光是一种超短脉冲激光。“飞秒”是时间单位,1飞秒 = 10⁻¹⁵ 秒(千万亿分之一秒)。作为对比,一飞秒与一秒的比值,大约相当于一秒与3170万年的比值。飞秒激光的超短脉冲特性,使其能量在材料热扩散之前就已结束作用,实现 “冷加工” 。上海微米级飞秒激光切割飞秒激光几乎可以加工任何材料,但受到激光发射器功率的限制,激光工艺可加工的材料以非金属材料为主。

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。
飞秒激光与其他激光(如纳秒激光)的关键区别, 加工效果:质量与精度纳秒激光:副作用明显:产生熔渣、毛刺、重铸层(熔化的材料重新凝固)、微裂纹。热影响区大:改变了材料性能,可能导致变形。精度受限:热扩散限制了小特征尺寸。飞秒激光:“干净”的烧蚀:边缘清晰锐利,几乎没有热影响区。无重铸层和微裂纹:材料直接升华,没有液态相。超高精度:加工区域可小于聚焦光斑,实现亚微米甚至纳米级加工。可加工透明材料内部:利用非线性效应,只有在焦点处功率密度足够高时才会被吸收并改性,从而在透明材料(如玻璃)内部进行三维雕刻或制造光波导。短脉冲飞秒激光切割机更强稳定性,切割面热效应极小,应用于高分子材料,热敏陶瓷,截面平整光滑。

飞秒激光的运用,本质上是人类在时间和能量把控能力上的一次飞跃。在产业界,它是实现精度、零损伤加工的利器,正在重塑制造的工艺极限。在科学界,它既是创造极端条件的“引擎”,又是观测快过程的“超高速摄像机”,不断拓展人类认知的边界。在医界,它已成为提升手术安全性与效果的“黄金标准”。从微观的电子运动到宏观的工业制造,飞秒激光的运用正深刻地改变着我们认识世界和改造世界的方式。运用原理回顾:三大特性决定三大方向在理解具体运用前,必须重温其物理基础:“冷”加工:能量在热量扩散前瞬间移除材料 → 用于需要超高精度、零热损伤的场合。“强”加工:极高的峰值功率可击穿任何物质,产生极端条件 → 用于创造新物态、驱动核反应、产生新型光源。“准”测量:脉冲本身是“快的时间标尺” → 用于探测分子、原子、电子层面的超快动态过程。指纹模组涉及到飞秒激光加工的环节有:晶圆划片、芯片切割、盖板切割、FPC软板外形切割钻孔等。上海工业飞秒激光钻孔
有别于连续波激光,飞秒激光属于脉冲激光,因次会使用中心波长来描述它的激光光频率。上海工业飞秒激光钻孔
飞秒激光与材料作用机制多光子非线性吸收、“冷”烧蚀,热影响区极小或几乎没有,加工精度亚微米级,边缘锐利,适用材料几乎任何材料(金属、玻璃、陶瓷、塑料、),加工灵活性可进行内部三维加工。飞秒激光凭借其“超快”斩断能量扩散、实现非线性作用的独特能力,已经成为一种颠覆性的工具。它不仅在眼科手术中让数百万患者重获清晰视力,更在工业制造中实现了“无损伤”的微米级加工,同时在科学前沿扮演着“超快”和“极端物理创造者”的角色。 随着技术的普及和成本的降低,其应用范围必将进一步扩大。上海工业飞秒激光钻孔