Разлики между фемтосекундни и пикосекундни лазери

Фемтосекундните и пикосекундните лазерни системи са устройства с ултракъси импулси, използвани в прецизната обработка, медицинското лечение и научните изследвания. Те се различават по продължителност на импулса с няколко порядъка, което води до значителни разлики в механизмите на взаимодействие между светлината и материалите. В резултат на това те проявяват различни характеристики по отношение на качеството на обработката, контрола на топлинния ефект и съвместимостта с материали.

1. Сравнение на продължителността на импулса

Продължителност на импулса при фемтосекунден лазер: от порядъка на 10⁻¹⁵ s

Продължителност на импулса при пикосекунден лазер: от порядъка на 10⁻¹² s

Колкото по-къса е продължителността на импулса, толкова по-кратко е времето за отделяне на енергия в материала, което предотвратява значителна топлинна дифузия и формира характеристика на „студена обработка“. Фемтосекундните лазери осигуряват по-висока плътност на върховата мощ и по-малка зона с топлинно въздействие в диапазона на ултракъсите импулси.

2. Механизъм на взаимодействие между светлина и материал
2.1 Пикосекундни лазери

Пикосекундните импулси могат да постигнат фотоионизация с висока връхна мощност. Чрез абсорбция на множество фотони и нелинейни ефекти, материала преминава бързо през стопяване и изпарение. По време на обработката все още съществува определена термично засегната зона. Пикосекундните лазери са подходящи за микроработа на метали, керамика и стъкло.

2.2 Фемтосекундни лазери

Фемтосекундните импулси осигуряват по-висока връхна мощност и могат да завършат възбуждането на електрони и разкъсването на връзки в изключително кратък период, като по този начин се формира немалко аблативен механизъм. Почти няма разтопен слой и минимални остатъчни отпадъци, което ги прави подходящи за термочувствителни материали или високоточни структури, изискващи обработка с минимални повреди.

3. Приложни области
3.1 Приложения на пикосекундни лазери

Микрогравиране на метали

Сверлене на стъкло и повърхностно маркиране

Маркиране на PCB и микросверлене

Текстуриране на повърхности на телефонни корпуси и деликатно почистване

Медицинско дерматологично оборудване

Пикосекундните лазери предлагат стабилност в индустриални производствени среди и са подходящи за задачи, изискващи прецизност от средно до високо ниво.

3.2 Приложения на фемтосекундни лазери

Вътрешно гравиране на прецизно оптично стъкло и модификация на материали

Рязане на полупроводникови пластини и рязане с ниско ниво на повреди

Офталмологична корнеална хирургия

Обработка на полимери и крехки материали с ниско топлинно натоварване

Фемтосекундните лазери са подходящи за високотехнологично производство и научни изследвания и изискват по-висока степен на стабилност на околната среда.

4. Разлики в процесите

Пикосекундна обработка: Материалът показва микротопене с леки слоеве от преливане, често изискваща последваща обработка; подходяща за задачи със средна скорост и средна прецизност.

Фемтосекундна обработка: Материалът се йонизира директно и се отстранява без топене или овъгливане, като се получават гладки ръбове; подходяща за изработка с висока прецизност и ултрамикроструктури.

5. Принципи за избор на оборудване

Изисквания, задвижвани от разходите: изберете пикосекундни лазери.

Изисквания за висока прецизност и минимален топлинен ефект: изберете фемтосекундни лазери.

Микрообработка на стъкло, пластини и полимери: предпочитайте фемтосекундни лазери.

Гравиране, маркиране и микрообработка на дупки в метали: пикосекундните лазери предлагат по-добро съотношение цена-производителност.

Фемтосекундните лазери осигуряват по-кратко продължителност на импулса и по-висока върхова мощност в сравнение с пикосекундните лазери, което позволява обработка с почти нулев топлинен ефект. Пикосекундните лазери имат предимства по отношение на цена, стабилност и универсални възможности за обработване. Потребителите трябва да изберат подходящо ултракъсоимпулсно лазерно оборудване въз основа на изискванията за процеса, нивото на прецизност, характеристиките на материала и бюджета.