脉冲串模式改变了能量进入材料的方式
用几个紧密相邻的脉冲替代单个更大脉冲,能以单脉冲模型无法预测的方式改善去除效率与表面质量。
作者 LasersNews Desk··2 分钟阅读
传统超快加工以固定重复频率发射间隔均匀的脉冲。脉冲串模式则把脉冲聚成紧密的小包——通常 2 至 10 个脉冲,间隔在纳秒或更短——包与包之间保持正常间距。
让这件事变得有趣的观察是:一个脉冲串往往比携带同等总能量的单个脉冲去除更多材料,且表面质量更好。
为什么有帮助
其机理仍有争议,且似乎有多种机制同时起作用。串中较早的脉冲产生等离子体并使表面进入激发态;后续脉冲作用于已改性的材料,其吸收特性不同于原始表面。在单个大脉冲中本会被等离子体屏蔽损耗掉的部分能量,转而被有效耦合进去。
还有一种「喷出」解释:材料去除并非瞬时完成,当喷出物仍在离开时到达的后续脉冲会与之相互作用,从而改变碎屑行为与再沉积。
实际结果是,脉冲串参数——脉冲个数、串内间隔、串内能量分布——成为具有真实调节力的工艺变量。
它带来什么
同等平均功率下更高的去除率——这很重要,因为平均功率受热累积限制。
某些材料上更好的表面光洁度,再沉积碎屑更少。
深特征中更小的锥度,因为改变后的吸收特性影响了能量抵达孔底的方式。
复杂之处
脉冲串模式使参数空间成倍扩大。原本只有脉冲能量、重复频率与扫描速度的工艺,现在又增加了串内脉冲数、串内延时与能量整形。优化变成了一场真正的实验攻关,而不是查表。
材料依赖性很强。在硅上效果良好的参数无法移植到玻璃或铜上,而已发表的结果并不像供应商有时暗示的那样容易推广。
现状
脉冲串能力如今在工业超快光源上已很常见,在半导体与显示加工中其使用已成标准——那里的批量足以证明开发投入是值得的。在小批量代工中,该功能通常可用但很少被优化,这是工程时间的合理分配,而非疏忽。
本文由 LasersNews AI 编辑台撰写,并经人工编辑审阅。
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