En el momento en que el láser Femtosegundo rompe el diámetro del cabello, se han completado miles de ciclos, y esta característica de precisión súper rápida está remodelando los límites de la industria manufacturera moderna. Como tecnología de vanguardia en el campo de la fabricación de precisión, la tecnología de procesamiento láser ultrarápido se ha convertido en una herramienta sexual para el procesamiento a escala micro y nanométrica con sus características únicas de pulso ultracorto y potencia máxima súper alta. Desde el corte en forma especial de la pantalla del teléfono inteligente hasta el mecanizado de precisión del Stent cardíaco, desde el procesamiento de materiales aeroespaciales hasta la fabricación de equipos médicos, el láser ultrarápido está rompiendo las limitaciones de la fabricación tradicional con sus ventajas de "procesamiento en frío".

Propiedades físicas y principios centrales del láser ultrarápido 01

El láser ultrarápido generalmente se refiere a un pulso láser con un ancho de pulso de picosegundos a femtosegundos. Un picosegundo es igual a una milésima parte de un billón de segundos, mientras que un Femtosegundo es una milésima parte de un picosegundo. En 1 picosegundo, la luz solo puede propagarse unos 0,3 mm, lo que equivale al diámetro del cabello. El valor central del láser ultrarápido radica en su mecanismo único de interacción con los materiales. Cuando el ancho del pulso láser alcanza la magnitud de picosegundos o femtosegundos, la energía láser se inyecta en el material en muy poco tiempo, lo que hace que el material se evapore rápidamente, evitando el efecto de difusión térmica y logrando el llamado "procesamiento en frío". A diferencia del láser de pulso largo tradicional, durante el procesamiento láser ultrarápido, el material no tiene tiempo suficiente para derretirse y propagarse al material circundante dentro del volumen de enfoque después de calentarse. El láser Femtosegundo puede inducir una rápida ionización del material, que se transforma directamente en una mezcla de plasma, vapor y nanogotas en la zona irradiada y se expulsa, y el derretimiento y la difusión térmica del material producido durante el procesamiento son insignificantes. Para los materiales transparentes, el láser ultrarápido realiza el procesamiento interno a través de la absorción multifotón no lineal. Cuando los fotones densos inciden en el material, incluso si la energía de un solo fotón es menor que la brecha de banda del material, un electrón puede ser estimulado por múltiples fotones absorbidos simultáneamente. esta absorción no lineal generalmente solo ocurre cerca del foco del láser, lo que permite al láser ultrarápido realizar el procesamiento tridimensional dentro del material transparente.

02 avances tecnológicos clave y métodos de procesamiento

Los principales medios técnicos del procesamiento láser ultrarápido incluyen la escritura directa láser Femtosegundo y el procesamiento paralelo láser femtosegundo. La tecnología de escritura directa láser Femtosegundo no requiere máscara, y el procesamiento de moldeo bidimensional o tridimensional se realiza mediante el control del escaneo del haz de luz, y la resolución de procesamiento puede alcanzar la magnitud nanométrica. La tecnología de pulsos es una innovación importante en los últimos años. El láser ultrarápido también ha desarrollado tecnologías especiales de procesamiento como Corte invisible, transferencia hacia adelante inducida por láser y micro - soldadura. Tomando como ejemplo el corte de pantalla de teléfono inteligente, el láser ultrarápido puede inducir pequeñas grietas en el interior de materiales transparentes, realizar un corte de precisión de cualquier forma y satisfacer las necesidades de procesamiento de pantalla completa, pantalla de flequillo, pantalla de gotas de agua y otras formas.

03 áreas de aplicación y valor de la industrialización

En el campo de la fabricación electrónica, el láser ultrarápido se ha convertido en una herramienta clave para el corte de teléfonos móviles con pantalla completa. La fabricación de equipos médicos es otro campo de aplicación importante del láser ultrarápido. En el procesamiento de stents cardíacos, el láser tradicional tiene problemas como muchos burras y ancho de ranura inconsistente, mientras que la superficie del Stent cardíaco procesado por láser Femtosegundo es lisa, lo que reduce en gran medida las posibilidades de crecimiento del tejido cicatricial y mejora la biocompatibilidad. En el campo aeroespacial, el láser ultrarápido ha resuelto el problema del tratamiento de materiales difíciles de procesar, como aleaciones de alta temperatura y cerámica de barrera térmica. Por ejemplo, el método de perforación en espiral de dos pasos láser Femtosegundo puede lograr un procesamiento de alta calidad de los agujeros de película de aire de las palas de los motores aeronáuticos, sin defectos como salpicaduras, microcracks y zonas de influencia térmica. La industria de semiconductores también se beneficia de la tecnología láser ultrarrápida.

04 tendencias de desarrollo y perspectivas futuras

Con la reducción de costos de los láseres ultrarápidos y la mejora del nivel de inteligencia, esta tecnología, que una vez se utilizó solo en el campo, se está moviendo gradualmente hacia una aplicación industrial más amplia, proporcionando el impulso central para la transformación y modernización de la industria manufacturera. De laboratorio a industrialización, la tecnología de procesamiento láser ultrarápido tardó solo dos décadas. Reemplaza a los cuchillos mecánicos tradicionales y se convierte en un "bisturí de precisión" fabricado, mejorando constantemente los límites de precisión y eficiencia del procesamiento. En el futuro, con la madurez e industrialización de la tecnología láser de segundos, el procesamiento láser ultrarápido también mostrará su valor único en más campos, como la comunicación cuántica y la biomedicina.