Le Laser femtoseconde a brisé le diamètre du fil en un instant et a terminé des milliers de cycles, cette caractéristique ultra - rapide et précise est en train de remodeler les limites de la fabrication moderne. En tant que technologie de pointe dans le domaine de la fabrication de précision, la technologie de traitement laser ultra - rapide est devenue un outil sexuel pour le traitement micro et Nanoscale grâce à ses caractéristiques uniques d'impulsions ultracourtes et de puissance de pointe ultra - élevée. De la découpe profilée des écrans de smartphones à l'usinage de précision des orthèses cardiaques, de la manutention de matériaux aérospatiaux à la fabrication de dispositifs médicaux, les lasers ultrarapides repoussent les limites de la fabrication traditionnelle avec leurs avantages de « travail à froid».

01 propriétés physiques et principes fondamentaux des lasers ultrarapides

Un laser ultra - rapide se réfère généralement à des impulsions laser dont la largeur d'impulsion est de l'ordre de la picoseconde à la femtoseconde. Une picoseconde est égale à cent mille milliardième de seconde, tandis qu'une femtoseconde est encore plus un milliardième de picoseconde. En 1 picoseconde, la lumière ne peut parcourir qu'environ 0,3 millimètre, soit le diamètre d'une mèche de cheveux. La valeur fondamentale du laser ultra - rapide réside dans son mécanisme unique d'interaction avec le matériau. Lorsque la largeur de l'impulsion laser atteint l'ordre de la picoseconde ou de la femtoseconde, l'énergie laser est injectée dans le matériau en très peu de temps, ce qui permet au matériau de se vaporiser rapidement, d'éviter l'effet de diffusion thermique et de réaliser ce que l'on appelle le « travail à froid». Contrairement aux lasers à longue impulsion traditionnels, lors du traitement laser ultra - rapide, le matériau n'a pas assez de temps après avoir été chauffé pour fondre dans le volume de focalisation et diffuser dans le matériau environnant. Les lasers femtosecondes peuvent induire une ionisation rapide du matériau, éjectant le matériau de la zone irradiée après sa transformation directe en un mélange de plasma, de vapeur et de nanogouttelettes, la fusion du matériau et la diffusion de la chaleur résultant du traitement étant négligeables. Pour les matériaux transparents, le laser ultra - rapide permet un usinage interne par absorption multiphotonique non linéaire. Lorsqu'une densité de photons est incidente sur un matériau, un électron peut être excité par plusieurs photons absorbés simultanément, même si l'énergie d'un seul photon est inférieure à la bande interdite du matériau, cette absorption non linéaire ne se produisant généralement qu'au voisinage du foyer du laser, permettant au laser ultra - rapide de réaliser un usinage tridimensionnel à l'intérieur du matériau transparent.

02 percées technologiques clés et méthodes de traitement

Les principaux moyens techniques d'usinage Laser ultrarapide comprennent l'écriture directe au Laser femtoseconde et l'usinage parallèle au Laser femtoseconde. La technologie d'écriture directe au Laser femtoseconde ne nécessite pas de masque et permet un usinage de moulage 2D ou 3D par balayage de faisceau contrôlé avec des résolutions d'usinage allant jusqu'à l'ordre du nanomètre. La technologie Pulse String est une innovation importante de ces dernières années. Le laser ultra - rapide a également développé des techniques de traitement spéciales telles que la coupe invisible, le transfert avant induit par laser et la micro - soudure. Prenez la découpe d'écran de Smartphone comme exemple, le laser ultra - rapide peut induire de minuscules fissures à l'intérieur du matériau transparent, réaliser une coupe de précision de toute forme, répondre aux besoins de traitement de diverses formes telles que l'écran complet, l'écran de frange, l'écran de goutte d'eau et autres.

03 domaines d'application et valeur industrielle

Dans le domaine de la fabrication électronique, le laser ultra - rapide est devenu un outil clé pour la découpe complète de téléphones à écran. La fabrication de dispositifs médicaux est un autre domaine d'application important pour les lasers ultrarapides. Dans le traitement de l'endoprothèse cardiaque, les lasers traditionnels ont des problèmes tels que des bavures multiples, une largeur de fente inégale et d'autres problèmes, tandis que l'endoprothèse cardiaque traitée au Laser femtoseconde a une surface lisse, réduisant considérablement les chances de croissance du tissu cicatriciel et améliorant la biocompatibilité. Dans le domaine de l'aérospatiale, le laser ultra - rapide résout les problèmes difficiles de traitement des alliages à haute température, des céramiques de barrière thermique et d'autres matériaux difficiles à traiter. Par exemple, la méthode de perçage à deux étapes au Laser femtoseconde permet un usinage de haute qualité des trous de membrane d'air des aubes de moteurs d'aviation sans défauts tels que les éclaboussures, les microfissures et les zones affectées par la chaleur. L'industrie des semi - conducteurs bénéficie également de la technologie laser ultra - rapide.

04 tendances du développement et perspectives d'avenir

Avec la réduction des coûts des lasers ultrarapides et l'augmentation des niveaux d'intelligence, cette technologie autrefois réservée au domaine évolue progressivement vers des applications industrielles plus larges, fournissant une impulsion centrale à la transformation et à la mise à niveau de la fabrication. Du laboratoire à l'industrialisation, la technologie de traitement laser ultra - rapide n'a pris que vingt ans. Il a remplacé les couteaux mécaniques traditionnels en tant que « Scalpel de précision» de fabrication, améliorant constamment la précision et l'efficacité de l'usinage. À l'avenir, avec la maturation de la technologie laser attoseconde et l'avancement de l'industrialisation, le traitement laser ultra - rapide montrera également sa valeur unique dans les communications quantiques, la biomédecine et d'autres domaines.