Diferencias entre láseres femtosegundo y láseres picosegundo

Los sistemas láseres femtosegundo y los sistemas láseres picosegundo son dispositivos láser de pulso ultracorto utilizados en mecanizado de precisión, tratamientos médicos e investigación científica. Sus anchos de pulso difieren en varios órdenes de magnitud, lo que provoca diferencias significativas en los mecanismos de interacción entre la luz y los materiales. Como resultado, presentan características distintas en calidad de mecanizado, control del efecto térmico y compatibilidad con materiales.

1. Comparación del ancho de pulso

Ancho de pulso del láser femtosegundo: del orden de 10⁻¹⁵ s

Ancho de pulso del láser picosegundo: del orden de 10⁻¹² s

Cuanto más corto es el ancho de pulso, más breve es el tiempo de deposición de energía en el material, evitando una difusión térmica significativa y generando una característica de "procesamiento en frío". Los láseres femtosegundo ofrecen una densidad de potencia pico más alta y una zona afectada térmicamente más reducida dentro del rango de pulso ultracorto.

2. Mecanismo de interacción entre luz y material
2.1 Láseres de picosegundos

Los pulsos de picosegundos pueden alcanzar una fotoionización de alta potencia pico. A través de la absorción multifotónica y efectos no lineales, el material experimenta una fusión y vaporización rápidas. Durante el mecanizado, aún existe una cierta zona afectada térmicamente. Los láseres de picosegundos son adecuados para el micro-mecanizado de metales, cerámicas y vidrio.

2.2 Láseres de femtosegundos

Los pulsos de femtosegundos proporcionan una potencia pico más alta y pueden completar la excitación de electrones y la ruptura de enlaces en un tiempo extremadamente corto, formando un mecanismo de ablación no térmico. Casi no existe capa fundida ni residuos mínimos, lo que los hace adecuados para materiales térmicamente sensibles o estructuras de alta precisión que requieren mecanizado con bajo daño.

3. Campos de aplicación
3.1 Aplicaciones de los láseres de picosegundos

Micrograbado de metales

Perforación de vidrio y rayado superficial

Marcado de PCB y mecanizado de microagujeros

Texturizado superficial de carcasas de teléfonos y limpieza suave

Equipos médicos de dermatología

Los láseres de picosegundos ofrecen estabilidad en entornos industriales de producción y son adecuados para tareas de mecanizado de precisión media a alta.

3.2 Aplicaciones del láser de femtosegundo

Grabado interno de vidrio óptico de precisión y modificación de materiales

Corte de obleas semiconductores y corte con bajo daño

Cirugía corneal oftálmica

Mecanizado de polímeros y materiales frágiles con bajo daño térmico

Los láseres de femtosegundo son adecuados para la fabricación de alta gama y la investigación científica, y requieren una mayor estabilidad ambiental.

4. Diferencias de proceso

Procesamiento con picosegundos: el material presenta microfusión con ligeras capas de re-depósito, lo que a menudo requiere posprocesamiento; adecuado para tareas de velocidad y precisión medias.

Procesamiento con femtosegundos: el material es directamente ionizado y eliminado sin fusión ni carbonización, produciendo bordes lisos; adecuado para la fabricación de alta precisión y estructuras ultra-microscópicas.

5. Principios de selección de equipos

Requisitos basados en costos: elegir láseres de picosegundos.

Requisitos de alta precisión y efecto térmico mínimo: elegir láseres de femtosegundos.

Microfabricación de vidrio, obleas y polímeros: preferir láseres de femtosegundos.

Grabado, marcado y mecanizado de microagujeros en metales: los láseres de picosegundos ofrecen un mejor rendimiento costo-beneficio.

Los láseres de femtosegundos proporcionan una duración de pulso más corta y una potencia pico más alta que los láseres de picosegundos, permitiendo un procesamiento casi libre de efectos térmicos. Los láseres de picosegundos ofrecen ventajas en cuanto a costo, estabilidad y capacidades de mecanizado general. Los usuarios deben seleccionar el equipo láser de pulso ultracorto adecuado según los requisitos del proceso, el nivel de precisión, las características del material y el presupuesto.