Diferenças entre lasers de femtosegundo e lasers de picossegundo

Os sistemas a laser de femtosegundo e os sistemas a laser de picossegundo são dispositivos a laser de pulso ultracurto utilizados em usinagem de precisão, tratamento médico e pesquisa científica. Suas larguras de pulso diferem em várias ordens de magnitude, o que leva a diferenças significativas nos mecanismos de interação entre luz e materiais. Como resultado, eles apresentam características diferentes na qualidade de usinagem, controle de efeito térmico e compatibilidade com materiais.

1. Comparação da largura de pulso

Largura de pulso do laser de femtosegundo: da ordem de 10⁻¹⁵ s

Largura de pulso do laser de picossegundo: da ordem de 10⁻¹² s

Quanto menor a largura do pulso, menor o tempo de deposição de energia no material, evitando uma difusão térmica significativa e formando uma característica de "processamento a frio". Os lasers de femtosegundo oferecem maior densidade de potência de pico e uma zona afetada termicamente menor dentro da faixa de pulso ultracurto.

2. Mecanismo de interação entre luz e material
2.1 Lasers de Picosegundo

Pulsos de picosegundo podem alcançar fotoionização de alta potência de pico. Através da absorção de múltiplos fótons e efeitos não lineares, o material sofre fusão e vaporização rápidas. Uma certa zona afetada termicamente ainda existe durante a usinagem. Os lasers de picosegundo são adequados para micro-usinagem de metais, cerâmicas e vidro.

2.2 Lasers de Femtosegundo

Os pulsos de femtosegundo fornecem potência de pico mais elevada e podem concluir a excitação dos elétrons e a quebra de ligações em um tempo extremamente curto, formando um mecanismo de ablação não térmico. Praticamente não há camada fundida e os detritos são mínimos, tornando-os adequados para materiais termicamente sensíveis ou estruturas de alta precisão que exigem usinagem com baixo dano.

3. Campos de aplicação
3.1 Aplicações de Laser de Picosegundo

Micro-gravação de metais

Perfuração de vidro e riscagem superficial

Marcação de PCB e usinagem de microfuros

Texturização superficial de carcaças de telefones e limpeza suave

Equipamentos médicos para dermatologia

Os lasers de picossegundo oferecem estabilidade em ambientes de produção industrial e são adequados para tarefas de usinagem de média a alta precisão.

3.2 Aplicações de Laser de Femtossegundo

Gravação interna em vidro óptico de precisão e modificação de materiais

Corte de wafers semicondutores e corte com baixo dano

Cirurgia corneana oftálmica

Usinagem com baixo dano térmico de polímeros e materiais frágeis

Os lasers de femtossegundo são adequados para manufatura de alto nível e pesquisas científicas e exigem maior estabilidade ambiental.

4. Diferenças de Processo

Processamento por picossegundo: o material apresenta microfusão com leves camadas recasteadas, frequentemente exigindo pós-processamento; adequado para tarefas de velocidade e precisão médias.

Processamento por femtossegundo: o material é diretamente ionizado e removido sem fusão ou carbonização, produzindo bordas lisas; adequado para fabricação de alta precisão e de ultramicrestruturas.

5. Princípios de Seleção de Equipamentos

Requisitos orientados por custo: escolha lasers de picosegundo.

Requisitos de alta precisão e efeito térmico mínimo: escolha lasers de femtosegundo.

Microfabricação de vidro, pastilhas e polímeros: prefira lasers de femtosegundo.

Gravação em metal, marcação e usinagem de microfuros: os lasers de picosegundo oferecem melhor relação custo-desempenho.

Os lasers de femtosegundo proporcionam duração de pulso mais curta e potência de pico mais elevada do que os lasers de picosegundo, permitindo um processamento com efeito térmico quase nulo. Os lasers de picosegundo oferecem vantagens em custo, estabilidade e capacidades de usinagem de uso geral. Os usuários devem selecionar o equipamento apropriado de laser de pulso ultracurto com base nos requisitos do processo, nível de precisão, características do material e orçamento.