Femtosekundilaserite ja pikosekundilaserite erinevused

Femtosekundilaseri süsteemid ja pikosekundilaseri süsteemid on ultralühikeste impulsitega laseriseadmed, mida kasutatakse täppismehaanikas, meditsiinilises ravis ja teaduslikus uuringutegevuses. Nende impulsi kestvused erinevad mitu suurusjärku, mis viib oluliste erinevusteni valguse ja materjalide vahelises interaktsioonimehhanismis. Seetõttu omavad nad erinevaid omadusi töötlemiskvaliteedi, soojusefekti kontrolli ja materjalide ühilduvuse osas.

1. Impulsi kestvuse võrdlus

Femtosekundilaseri impulsi kestvus: suurusjärgus 10⁻¹⁵ s

Pikosekundi laserimpulsi laius: suurusjärgus 10⁻¹² s

Mida lühem on impulsi laius, seda lühem on energia imendumise aeg materjalis, mis takistab olulist termilist difusiooni ja tekitab „külma töötlemise“ omaduse. Femtosekundi lasereid iseloomustab kõrgem tippvõimsuse tihedus ja väiksem soojusemõjutsoon ultralühikeste impulsside vahemikus.

2. Valguse ja materjali vastastikuse mõju mehhanism
2.1 Pikosekundi lasereid

Pikosekundi impulssidega saavutatakse kõrge pikivõimsusega fotoionisatsioon. Mitmefotoni absorptsiooni ja mittelineaarsete efektide kaudu läbib materjal kiire sulamise ja aurustumise. Töötlemisel tekib siiski teatud soojusemõjutsoon. Pikosekundi lasereid kasutatakse metallide, keraamika ja klaasi mikrotöötlemiseks.

2.2 Femtosekundi lasereid

Femtosekundipulsid pakuvad kõrgemat tipuvõimsust ja suudavad lõpetada elektronide ergastamise ja sidemete katkemise äärmiselt lühikese aja jooksul, moodustades mitte-termilise ablatsiimehhanismi. Sulamis- ja purunenekihid puuduvad peaaegu täielikult, mistõttu sobivad need soojustundlike materjalide või kõrge täpsusega struktuuride töötlemiseks, kus on vaja minimaalset kahjustust.

3. Rakendusvaldkonnad
3.1 Pikosekundlaseri rakendused

Metalli mikrogravüür

Klaasi puurimine ja pinnale scribe’imine

PCB märgistamine ja mikroaukude töötlemine

Telefonikorpuse pinnatöötlus ja pehme puhastamine

Meditsiiniline dermatoloogiaseade

Pikosekundlaserid pakuvad stabiilsust tööstuslikus tootmiskeskkonnas ning sobivad keskmise kuni kõrge täpsusega töötlemisülesanneteks.

3.2 Femtosekundlaseri rakendused

Täpne optilise klaasi sisemine gravüür ja materjali modifitseerimine

Pooljuhtplaadi daitšimine ja väheste kahjustustega lõikamine

Silmaarsti koorvalõige

Polümeeride ja hapra materjalide väikese soojuskahjuga töötlemine

Femtosekundlaserid on sobivad kõrgetasemelisele tootmisele ja teaduslikule uurimisele ning nõuavad kõrgemat keskkonnamugavust.

4. Protsessierinevused

Pikosekundtöötlemine: materjal näitab mikrolõhustumist veidi taaskastmetega, tihti on vajalik järeltöötlemine; sobib keskmise kiirusega ja keskmise täpsusega ülesannetele.

Femtosekundtöötlemine: materjal ioniseeritakse otse ja eemaldatakse sulamise või karboniseerumiseta, lootes siledad servad; sobib kõrge täpsuse ja ultramikrostruktuuride valmistamisele.

5. Seadme valiku põhimõtted

Kulutõukeline vajadus: vali pikosekundlaserid.

Kõrge täpsuse ja minimaalse soojusefekti nõuded: valige femtosekundlaserid.

Klaasi, plaatide ja polümeeride mikrofabrikatsioon: eelistage femtosekundlaserid.

Metallimärkimine, -engraveerimine ja mikroaukude töötlemine: pikosekundlaserid pakuvad paremat hind-tulemus suhet.

Femtosekundlaserid pakuvad lühema impulsi kestuse ja kõrgema tipuvõimsuse kui pikosekundlaserid, võimaldades peaaegu nullilise soojusefektiga töötlemise. Pikosekundlaseritel on eelised hinnas, stabiilsuses ja universaalsete töötlemisvõimete osas. Kasutajad peaksid valima sobiva ultralühikeste impulsside laserseadme protsessinõuete, täpsustaseme, materjalide omaduste ja eelarve põhjal.