Verschillen tussen femtosecondelaser en picosecondelaser

Femtosecondelaser systemen en picosecondelaser systemen zijn ultrakorte-puls laserapparaten die worden gebruikt in precisiebewerking, medische behandeling en wetenschappelijk onderzoek. Hun pulsduur verschilt met enkele ordes van grootte, wat leidt tot significante verschillen in de interactiemechanismen tussen licht en materialen. Daardoor vertonen zij verschillende kenmerken qua bewerkingskwaliteit, controle op thermische effecten en materiaalverenigbaarheid.

1. Vergelijking van pulsduur

Femtosecondelaser pulsduur: van de orde van 10⁻¹⁵ s

Picosecondelaser pulsduur: van de orde van 10⁻¹² s

Hoe korter de pulsduur, hoe korter de tijd waarin energie in het materiaal wordt afgezet, waardoor significante thermische diffusie wordt voorkomen en een 'koudbewerking'-kenmerk ontstaat. Femtosecondelaser bieden een hogere piekmachtdichtheid en een kleiner thermisch beïnvloed gebied binnen het bereik van ultrakorte pulsen.

2. Licht-materiaal interactiemechanisme
2.1 Picosecond Lasers

Picoseconde pulsen kunnen foto-ionisatie met hoog piekvermogen bereiken. Door multiphotonabsorptie en niet-lineaire effecten ondergaat het materiaal een snelle smelting en verdamping. Er bestaat nog steeds een zekere thermisch beïnvloede zone tijdens de bewerking. Picosecondelasers zijn geschikt voor microbewerking van metalen, keramiek en glas.

2.2 Femtosecond Lasers

Femtoseconde pulsen leveren hoger piekvermogen en kunnen elektronenexcitatie en het verbreken van bindingen binnen een extreem korte tijd voltooien, waardoor een niet-thermisch ablatiemechanisme ontstaat. Er is vrijwel geen gesmolten laag en minimale restafzetting, waardoor ze geschikt zijn voor thermisch gevoelige materialen of hoge-nauwkeurigheidsstructuren die bewerking met weinig schade vereisen.

3. Toepassingsgebieden
3.1 Toepassingen van Picosecondelasers

Microgravure van metaal

Boren in glas en oppervlakte-inscriptie

PCB-markering en microgaten-bewerking

Oppervlaktestructurering en zacht reinigen van telefoonbehuizingen

Medische dermatologie-apparatuur

Picosecondlasers bieden stabiliteit in industriële productieomgevingen en zijn geschikt voor precisiebewerkingen van middelmatige tot hoge nauwkeurigheid.

3.2 Toepassingen van femtosecondelasers

Precisie-internal gravure en materiaalmodificatie van optisch glas

Inkeren van halfgeleider wafers en snijden met weinig schade

Oogheelkundige hoornvliestransplantatie

Bewerken van polymeren en brosse materialen met weinig thermische schade

Femtosecondelasers zijn geschikt voor hoogwaardige productie en wetenschappelijk onderzoek en vereisen een hogere omgevingsstabiliteit.

4. Procesverschillen

Picosecondbewerking: Het materiaal vertoont microsmelten met lichte herstollagen, wat vaak nabewerking vereist; geschikt voor taken van middelmatige snelheid en precisie.

Femtosecondbewerking: Het materiaal wordt direct geïoniseerd en verwijderd zonder smelten of verkooling, waardoor gladde randen ontstaan; geschikt voor hoge precisie en ultra-microstructuurfabricage.

5. Beginselen voor de selectie van apparatuur

Kosten gedreven vereisten: kies picosecondelaser.

Hoge precisie en minimale thermische effecten vereist: kies femtosecondelaser.

Microfabricage van glas, wafers en polymeren: geef de voorkeur aan femtosecondelaser.

Metaalgravure, -markering en micro-gatbewerking: picosecondelaser biedt een betere prijs-kwaliteitverhouding.

Femtosecondelaser heeft een kortere pulsduur en hogere piekvermogen dan picosecondelaser, waardoor bewerking met nagenoeg nul thermisch effect mogelijk is. Picosecondelaser biedt voordelen op het gebied van kosten, stabiliteit en algemene bewerkingsmogelijkheden. Gebruikers dienen de geschikte ultrakorte-puls laserapparatuur te kiezen op basis van procesvereisten, precisieniveau, materiaalkenmerken en budget.