激光(Laser)是指物質(zhì)受激輻射而產(chǎn)生的光,激光具有良好的單色性、相干性和方向性,其特性用波長(zhǎng)(λ)或者頻率表示。按照波長(zhǎng)不同,激光可分為:紅外激光、可見(jiàn)激光、紫外激光。
與普通光源相比,激光具備高亮度、高方向性等優(yōu)異特性,已經(jīng)成為一種新的技術(shù)和手段,廣泛應(yīng)用到通信、工業(yè)加工、軍事武器、醫(yī)療等諸多領(lǐng)域。
激光器是產(chǎn)生、輸出激光的裝置,按照激光工作物質(zhì)類(lèi)別的不同,可將激光器分為氣體激光器、液體激光器、固體激光器、半導(dǎo)體激光器等;按照波長(zhǎng)的不同,一般可以將分為紅外激光器、可見(jiàn)光激光器和紫外激光器;按照脈沖寬度的不同,可分為毫秒激光器(10-3秒)、微秒激光器(10-6秒)、納秒激光器(10-9秒)、皮秒激光器(10-12秒)、飛秒激光器(10-15秒);按照輸出功率的不同,可分為高功率激光器(1000W以上)、中功率激光器(100W-1000W)、低功率激光器(100W以下)等。
以皮秒與飛秒激光器為代表的超快激光器具有極短的激光脈沖(脈沖持續(xù)時(shí)間只有幾個(gè)皮秒或飛秒)和極高的峰值功率的特點(diǎn),用于材料加工具有獨(dú)特的超精細(xì)、無(wú)熱影響等優(yōu)異性能。
加工的“超精細(xì)”--超快激光能夠聚焦到超細(xì)微空間區(qū)域,同時(shí)具有極高峰值功率和極短的激光脈沖,加工時(shí)切面整齊、無(wú)熱擴(kuò)散、無(wú)微裂紋及冶金缺陷,加工過(guò)程中不會(huì)對(duì)所涉及的空間范圍的周?chē)牧显斐捎绊?,從而做到了加工的超精?xì)。
加工的“無(wú)熱影響”--脈沖持續(xù)時(shí)間大于10ps的傳統(tǒng)激光,與材料作用時(shí),熱過(guò)程將起到主要作用。脈沖持續(xù)時(shí)間小于10ps的超快激光,由于脈沖持續(xù)時(shí)間只有皮秒、飛秒量級(jí),遠(yuǎn)小于材料中受激電子通過(guò)轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化等形式的能量釋放時(shí)間,能量來(lái)不及釋放該脈沖已經(jīng)結(jié)束,避免了能量的轉(zhuǎn)移,轉(zhuǎn)化以及熱量的存在和熱擴(kuò)散,實(shí)現(xiàn)了真正意義上的激光“冷”加工。
超快激光的工業(yè)應(yīng)用非常廣泛,隨著消費(fèi)電子、新型顯示、生物醫(yī)療、3D打印、高端裝備等新應(yīng)用的發(fā)展,對(duì)于激光加工精細(xì)度要求越來(lái)越高,超快激光已經(jīng)成為精密加工的重要方向。
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