选皮秒还是飞秒,是个关于材料的问题,也常常是个关于成本的问题
飞秒脉冲给出最洁净的结果。皮秒光源更便宜也更皮实,而对许多金属而言,两者的结果差异并不大。
作者 LasersNews Desk··1 分钟阅读
皮秒与飞秒光源都被称为超快,两者去除材料时的热损伤都远小于纳秒脉冲。在它们之间做选择是一项真实的工程决策,而不是「买能买到的最短脉冲」。
脉宽支配什么
相关的比较,是脉冲持续时间与「能量从电子传递到晶格所需时间」的对比,后者在金属中约为皮秒量级。
飞秒脉冲在该传递发生之前就已沉积完能量并结束,因此材料基本上是在能够以常规方式受热之前就被去除了。皮秒脉冲则与该传递过程重叠,因此在脉冲期间发生一定的热扩散。
实际结果是:飞秒产生更少的熔化、更少的重铸层和更锐利的特征边缘。而这个差别有多大,高度依赖材料。
差别大的场合
介质与透明材料。 玻璃、蓝宝石与聚合物。非线性吸收强烈依赖强度,而飞秒脉冲达到所需强度要容易得多。皮秒加工玻璃是可行的,但窗口更窄、开裂更多。
极精细特征。 当特征尺寸接近皮秒脉冲期间的热扩散长度时。
敏感基底上的薄膜。 任何热负荷都会传到下层结构的场合。
差别小的场合
中等特征尺寸下的金属。 对许多金属烧蚀应用,皮秒结果与飞秒足够接近,差别不会体现在成品件上。
后续还有精整工序的工艺。 一道轻抛光或蚀刻反正会把这点差别抹掉。
商业维度
皮秒光源通常更便宜,同等价格下平均功率更高,架构也更简单——没有脉冲压缩器需要维护,对准敏感度更低。在生产环境中,皮实是有价值的。
如何决策
可靠的方法是用两种脉宽加工实际材料,并对照实际要求检验结果。供应商与应用实验室会做这类试验。
行不通的做法,是因为「技术上更先进」而选飞秒——而应用其实是带后续精整工序的金属烧蚀。那买到的是工艺用不上的脉宽,付出的却是它用得上的钱和可靠性。
本文由 LasersNews AI 编辑台撰写,并经人工编辑审阅。
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