Forskelle mellem femtosekundslasere og pikosekundslasere

Femtosekundlasersystemer og pikosekundlasersystemer er ultrakorte puls-laserenheder, der anvendes i præcisionsbearbejdning, medicinsk behandling og videnskabelig forskning. Deres pulsbredder adskiller sig med flere størrelsesordener, hvilket fører til væsentlige forskelle i interaktionsmekanismerne mellem lys og materialer. Som følge heraf udviser de forskellige egenskaber mht. bearbejdningskvalitet, kontrol med termiske effekter og materialekompatibilitet.

1. Sammenligning af pulsbredde

Femtosekundlaserpulsbredde: i størrelsesordenen 10⁻¹⁵ s

Pikosekundlaserpulsbredde: i størrelsesordenen 10⁻¹² s

Jo kortere pulsbredde, desto kortere energitidsdepoteringsperiode i materialet, hvilket forhindrer betydelig termisk diffusion og danner en 'koldbearbejdnings'-egenskab. Femtosekundlasere tilbyder højere top-effekttæthed og en mindre varmepåvirket zone inden for det ultrakorte pulsområde.

2. Lys-materiale interaktionsmekanisme
2.1 Pikosekundlasere

Picosekundpulser kan opnå fotoinddamning med høj spidsintensitet. Gennem multiphotonabsorption og ikke-lineære effekter oplever materialet hurtig smeltning og fordampning. Der findes stadig en vis varmepåvirket zone under bearbejdningen. Picosekundlasere er velegnede til mikrobearbejdning af metaller, keramik og glas.

2.2 Femtosekundlasere

Femtosekundpulser giver højere spidsintensitet og kan fuldføre elektronexcitation og bindingsbrud inden for en ekstremt kort tid, hvilket danner en ikke-termisk ablationsmekanisme. Der er næsten ingen smeltezone og minimalt med rester, hvilket gør dem velegnede til varmefølsomme materialer eller højpræcise strukturer, der kræver skånsom bearbejdning.

3. anvendelsesområder
3.1 Anvendelser af picosekundlasere

Mikrogravering i metal

Boring og overfladeskrabning i glas

Markering og mikroboring i printkort (PCB)

Overflatestrukturering og forsigtig rengøring af telefonhuse

Medicinsk dermatologisk udstyr

Picosekundlasere tilbyder stabilitet i industrielle produktionsmiljøer og er velegnede til præcisionsbearbejdning af medium til høj nøjagtighed.

3,2 Femtosekundlaser-applikationer

Præcisionsindgraveri i optisk glas og materialemodifikation internt

Halvlederwafer-skæring og skånsom skæring med minimal beskadigelse

Øjenkirurgisk hornhindedannelse

Bearbejdning af polymerer og sprøde materialer med lav varmebelastning

Femtosekundlasere er egnet til high-end produktion og videnskabelig forskning og kræver højere miljøstabilitet.

4. Procesforskelle

Picosekundbearbejdning: Materiale viser mikroskopisk smeltning med svage genudskillelseslag, ofte krævende efterbehandling; egnet til opgaver med medium hastighed og nøjagtighed.

Femtosekundbearbejdning: Materiale ioniseres direkte og fjernes uden smeltning eller carbonisering, hvilket giver glatte kanter; egnet til højpræcise og ultra-mikrostruktur-produktion.

5. Udstyrsvalgprincipper

Omkringkostnadsdrevne krav: vælg pikosekundlasere.

Højpræcisions- og minimal varmevirkningskrav: vælg femtosekundlasere.

Mikrofremstilling af glas, wafere og polymerer: foretræk femtosekundlasere.

Metalgravering, mærkning og mikrohulsbearbejdning: pikosekundlasere giver bedre pris-ydelsesforhold.

Femtosekundlasere har kortere pulsvarighed og højere topydelse end pikosekundlasere, hvilket gør det muligt at bearbejde med næsten nul varmevirkning. Pikosekundlasere har fordele i forhold til omkostninger, stabilitet og almindelige bearbejdningsegenskaber. Brugere bør vælge passende ultrakorte puls-laserudstyr ud fra proceskrav, præcisionsniveau, materialeegenskaber og budget.