الاختلافات بين الليزر الفيمتوثاني والليزر البيكوسيثاني

تُعد أنظمة الليزر الفيمتوثانية ونظم الليزر البيكوسيثانية أجهزة ليزر نبضية فائقة القِصر تُستخدم في التشغيل الدقيق، والعلاج الطبي، والأبحاث العلمية. وتختلف عرض النبضة لديها بعِدة رتب من حيث الحجم، مما يؤدي إلى اختلافات كبيرة في آليات التفاعل بين الضوء والمواد. ونتيجة لذلك، تظهر هذه الأنظمة خصائص مختلفة من حيث جودة التشغيل، والتحكم في التأثير الحراري، والتوافق مع المواد.

1. مقارنة عرض النبضة

عرض نبضة الليزر الفيمتوثاني: بترتيب 10⁻¹⁵ ثانية

عرض نبضة الليزر البيكوسيثاني: بترتيب 10⁻¹² ثانية

كلما كان عرض النبضة أقصر، كانت مدة ترسيب الطاقة في المادة أقصر، مما يمنع انتشارًا حراريًا كبيرًا ويُشكل خاصية «التشغيل البارد». ويتميز الليزر الفيمتوثاني بكثافة قدرة ذروية أعلى و(zone مؤثر حراري أقل) ضمن نطاق النبضات فائقة القِصر.

2. آلية تفاعل الضوء مع المادة
2.1 ليزرات البكوزيكوند

يمكن لنبضات البكوزيكوند أن تحقق تأينًا فوتونيًا عالي القدرة القصوى. من خلال امتصاص متعدد الفوتونات والتأثيرات غير الخطية، تمر المادة بمرحلة انصهار وتبخر سريعة. ولا يزال هناك وجود لمنطقة متأثرة حراريًا أثناء التشغيل. تُعد ليزرات البكوزيكوند مناسبة للتشغيل الدقيق للمعادن والسيراميك والزجاج.

2.2 ليزرات الفيمتوزيكوند

توفر نبضات الفيمتوزيكوند قدرة قصوى أعلى ويمكنها إتمام إثارة الإلكترونات وقطع الروابط خلال زمن قصير جدًا، مما يشكل آلية نحت غير حرارية. وتكون طبقة الانصهار شبه معدومة والشوائب ضئيلة للغاية، ما يجعلها مناسبة للمواد الحساسة حراريًا أو الهياكل عالية الدقة التي تتطلب تشغيلًا بضرر منخفض.

3. مجالات التطبيق
3.1 تطبيقات ليزر البكوزيكوند

نقش المعادن الدقيق

حفر الزجاج وخدوش السطح

وضع العلامات على لوحات الدوائر المطبوعة (PCB) وتشغيل الثقوب الصغيرة

تنقية أسطح هياكل الهواتف والتنظيف اللطيف

معدات الطب الجلدي الطبية

تقدم أشعة الليزر البيكو ثانية استقرارًا في بيئات الإنتاج الصناعي، وهي مناسبة للمهام المتوسطة إلى العالية الدقة في التشغيل الآلي.

3.2 تطبيقات ليزر الفيمتوثانية

النقش الداخلي الدقيق على الزجاج البصري وتعديل المواد

تقطيع رقائق أشباه الموصلات والقطع قليل الضرر

جراحة القرنية في طب العيون

تشغيل البوليمرات والمواد الهشة بضرر حراري منخفض

تُستخدم أشعة الليزر الفيمتوثانية في التصنيع عالي المستوى والأبحاث العلمية، وتتطلب استقرارًا بيئيًا أعلى.

4. الاختلافات في العمليات

التجهيز بالبيكو ثانية: تظهر المادة انصهارًا مجهريًا مع طبقات إعادة صب خفيفة، وغالبًا ما يتطلب ذلك معالجة لاحقة؛ وهو مناسب للمهام متوسطة السرعة ومتوسطة الدقة.

التجهيز بالفيمتوثانية: يتم تأين المادة وإزالتها مباشرة دون انصهار أو تكربن، مما ينتج حوافًا ناعمة؛ وهو مناسب للتصنيع عالي الدقة والهياكل الفائقة الصغر.

مبدأ اختيار المعدات

الاحتياجات المدفوعة بالتكلفة: اختر أشعة الليزر البيكو ثانية.

متطلبات الدقة العالية وتأثير حراري ضئيل: اختر أشعة الليزر الفيمتو ثانية.

التصنيع المصغر للزجاج، الرقائق، والبوليمرات: يُفضل استخدام أشعة الليزر الفيمتو ثانية.

نقش المعادن، الوسم، وتصنيع الثقوب الصغيرة: توفر أشعة الليزر البيكو ثانية أداءً أفضل من حيث التكلفة.

توفر أشعة الليزر الفيمتو ثانية مدة نبض أقصر وقدرة قمة أعلى مقارنةً بأشعة الليزر البيكو ثانية، مما يمكّن من معالجة شبه خالية من التأثير الحراري. وتتميز أشعة الليزر البيكو ثانية بمزايا من حيث التكلفة والاستقرار والقدرات العامة في التشغيل. ويجب على المستخدمين اختيار معدات الليزر ذات النبضات القصيرة جدًا وفقًا لمتطلبات العملية ومستوى الدقة وخصائص المادة والميزانية.