买平均功率和买脉冲能量,是两笔不同的采购
光源同时以两者标定,而不同应用对两者的需求比例不同。只按一个数字采购,得到的系统干不了活。
作者 LasersNews Desk··2 分钟阅读
超快光源规格书以平均功率开篇,买家也按它比较。平均功率、重复频率与脉冲能量三者相关——平均功率等于脉冲能量乘以重复频率——而究竟哪一个真正制约活件,由应用决定。
何时脉冲能量是约束
有些工艺存在阈值:表面能量密度低于某个值时什么都不发生,高于它则材料被去除。如果单个脉冲在所需光斑尺寸上无法达到阈值,那么无论每秒能发多少个脉冲,工艺都不成立。
这适用于加工硬质、透明或高阈值材料,适用于大光斑尺寸,也适用于基于成丝的工艺——那里单个脉冲必须一次贯穿整个材料厚度。
对这些应用,一台「以大量低能量脉冲输出高平均功率」的光源毫无用处。
何时平均功率是约束
另一些工艺受限于产能而非阈值。所需能量密度不高、容易达到;问题在于每秒能去除多少材料。
表面织构、薄膜图案化与大面积加工属于此类。要紧的是单位时间交付的总能量,并受热累积限制——这正是这些应用推动分束与高速扫描的原因。
重复频率这一维度
重复频率与两者都相互作用。高频率使得在中等脉冲能量下也能获得高平均功率,但它同时加剧热累积,并约束扫描速度——因为表面上的脉冲间距等于速度除以频率。
有些应用需要特定频率,才能在期望的扫描速度下达到期望的脉冲重叠率,这使频率成为一项要求,而非派生量。
该怎么写规格
有用的规格从工艺出发:在多大光斑尺寸上需要多少能量密度、以什么重叠率、在什么扫描速度下。这些决定了所需的脉冲能量、重复频率,进而决定平均功率。
反着来——先买平均功率,再指望工艺能凑合——会造成那种反复出现的失望:一台规格漂亮的光源因脉冲能量不足而无法胜任某个应用;或者一台昂贵的高能量光源,整个服役期都只用上了自身能力的一小部分。
本文由 LasersNews AI 编辑台撰写,并经人工编辑审阅。
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