Forskjeller mellom femtosekundslasere og pikosekundslasere

Femtosekundslasersystemer og pikosekundslasersystemer er ultrakorte puls-laserenheter som brukes i presisjonsbearbeiding, medisinsk behandling og vitenskapelig forskning. Deres pulsbredde skiller seg med flere størrelsesordener, noe som fører til betydelige forskjeller i interaksjonsmekanismene mellom lys og materialer. Som et resultat viser de ulike egenskaper når det gjelder bearbeidingskvalitet, kontroll av varmeeffekter og materialkompatibilitet.

1. Sammenligning av pulsbredde

Femtosekundslaserens pulsbredde: på størrelsesorden 10⁻¹⁵ s

Picosekund laser pulsbredde: på størrelsesorden 10⁻¹² s

Jo kortere pulsbredde, jo kortere er energiavsetningstiden i materialet, noe som forhindrer betydelig termisk diffusjon og danner en «kaldbearbeidings»-egenskap. Femtosekundlasere gir høyere toppeffekttetthet og en mindre varmepåvirket sone innenfor ultrakorte pulsområdet.

2. Mekanisme for lys-materie-interaksjon
2.1 Picosekundlasere

Picosekundpulser kan oppnå fotoinisering med høy topp-effekt. Gjennom flerfotonabsorpsjon og ikke-lineære effekter gjennomgår materialet rask smelting og fordamping. En viss varmepåvirket sone eksisterer fortsatt under bearbeidingen. Picosekundlasere er egnet for mikro-bearbeiding av metaller, keramikk og glass.

2.2 Femtosekundlasere

Femtosekundpulser gir høyere topp-effekt og kan fullføre elektronisk eksitasjon og bindingsspalting innen en ekstremt kort tid, noe som danner en ikke-termisk ablasjonsmekanisme. Det er nesten ingen smeltelag og minimalt med rester, noe som gjør dem egnet for varmefølsomme materialer eller høypresisjonsstrukturer som krever lite skade under bearbeiding.

3. Anvendelsesområder
3.1 Pikosekundlaser-applikasjoner

Metallmikrogravering

Glassboringer og overflateinskjæringer

PCB-merking og mikrohulls-bearbeiding

Overflatestrukturering og forsiktig rengjøring av telefonkapsler

Medisinsk dermatologisk utstyr

Pikosekundlasere tilbyr stabilitet i industrielle produksjonsmiljøer og er egnet for middels til høypresisjonsoppgaver.

3.2 Femtosekundlaser-applikasjoner

Presisjonsinngravering i optisk glass og materialmodifikasjon

Inndeling av halvlederwafer og skåring med lav skade

Øyelækkeri for hornhinnekirurgi

Maskinbearbeiding av polymerer og sprøe materialer med lav varmeskade

Femtosekundlasere egner seg for høyteknologisk produksjon og vitenskapelig forskning og krever høyere miljøstabilitet.

4. Prosessforskjeller

Picosekundbehandling: Materiale viser mikrosmelting med svake omgjøpingslag, ofte med behov for etterbehandling; egnet for oppgaver med medium hastighet og presisjon.

Femtosekundbehandling: Materiale ioniseres og fjernes direkte uten smelting eller karbonisering, og gir glatte kanter; egnet for høypresisjons- og ultra-mikrostrukturproduksjon.

5. Prinsipper for utstyrsvalg

Kostnadskrevende krav: velg picosekundlasere.

Krav til høy presisjon og minimal varmepåvirkning: velg femtosekundlasere.

Mikrofabrikasjon av glass, wafer og polymerer: foretrekker femtosekundlasere.

Metallengraving, merking og mikroboring: pikosekundlasere gir bedre pris-ytelsesforhold.

Femtosekundlasere gir kortere pulsvarighet og høyere topp-effekt enn pikosekundlasere, noe som muliggjør nesten termisk nøytral bearbeiding. Pikosekundlasere har fordeler når det gjelder kostnad, stabilitet og allsidige maskineringsmuligheter. Brukere bør velge riktig ultrakortpulslaser utstyr basert på prosesskrav, presisjonsnivå, materialeegenskaper og budsjett.