Razlike med femtosekundnimi in pikosekundnimi laserji

Sistemi femtosekundnih in pikosekundnih laserjev so naprave z ultrakratkim sunkom, ki se uporabljajo pri natančnem obdelovanju, zdravljenju in znanstvenih raziskavah. Širine njihovih sunkov se razlikujejo za več redov velikosti, kar vodi do pomembnih razlik v mehanizmih medvajanja med svetlobo in materiali. Posledično kažejo različne lastnosti pri kakovosti obdelave, nadzoru toplotnih učinkov in združljivosti z materiali.

1. Primerjava širine sunkov

Širina sunkov femtosekundnega lasera: na ravni 10⁻¹⁵ s

Širina impulza pikosekundnega laserja: na vrstnem redu 10⁻¹² s

Krajša kot je širina impulza, krajši je čas depositiona energije v materialu, kar preprečuje pomembno toplotno difuzijo in ustvarja značilnost »hladnega obdelovanja«. Femtosekundni laserji ponujajo višjo gostoto največje moči in manjšo toplotno vplivno cono znotraj območja ultrakratkih impulzov.

2. Mehhanizem medsebojnega delovanja svetlobe in materiala
2.1 Pikosekundni laserji

Pikosekundni impulzi lahko dosegajo visokomočno fotojonizacijo. Prek absorpcije več fotonov in nelinearnih učinkov material hitro stopi in izhlapi. Določena toplotno vplivna cona še vedno obstaja med obdelavo. Pikosekundni laserji so primerni za mikroobdelavo kovin, keramike in stekla.

2.2 Femtosekundni laserji

Femtosekundni impulzi omogočajo višjo vrhnjo moč in lahko končajo vzbujanje elektronov ter prekinitev vezi v izjemno kratkem času, kar ustvari mehanizem netoplotnega odstranjevanja. Skoraj ne nastane tali in ostankov je minimalno, zato so primerni za toplotno občutljive materiale ali visoko natančne strukture, ki zahtevajo obdelavo z majhnimi poškodbami.

3. Področja uporabe
3.1 Aplikacije pikosekundnih laserjev

Mikrograviranje kovin

Vrtanje stekla in vrezovanje površin

Označevanje tiskanih vezij in obdelava mikro lukenj

Teksturiranje površin ohišij telefonov in nežno čiščenje

Oprema za medicinsko dermatologijo

Pikosekundni laserji ponujajo stabilnost v industrijskem proizvodnem okolju in so primerni za srednje do visoko natančne obdelovalne naloge.

3.2 Aplikacije femtosekundnih laserjev

Natančno notranje graviranje optičnega stekla in modificiranje materiala

Rezanje polprevodniških plošč in rezanje z majhnimi poškodbami

Hirurški poseg na roženici očesa

Obdelava polimerov in krhkih materialov z majhnim toplotnim poškodovanjem

Femtosekundni laserji so primerni za visoko razvito proizvodnjo in znanstvenoraziskovalne namene ter zahtevajo višjo okoljsko stabilnost.

4. Razlike v procesih

Pikosekundno obdelovanje: material kaže mikrotaljenje s slabimi ponovnimi sloji, pogosto zahteva dodatno obdelavo; primerno za naloge srednje hitrosti in srednje natančnosti.

Femtosekundno obdelovanje: material se neposredno ionizira in odstrani brez taljenja ali karbonizacije, pri čemer nastanejo gladke robovi; primerno za izdelavo visoko natančnih in ultra-mikrostrukturnih delov.

5. Načela izbire opreme

Zahteve, vodene po ceni: izberite pikosekundne laserje.

Zahteve po visoki natančnosti in minimalnem toplotnem učinku: izberite femtosekundne laserje.

Mikroobdelava stekla, ploščic in polimerov: priporočajo se femtosekundni laserji.

Vrezovanje, označevanje kovin in mikro-vrtanje lukenj: pikosekundni laserji ponujajo boljši razmerje med stroški in zmogljivostjo.

Femtosekundni laserji ponujajo krajšo dolžino impulza in višjo vrhnjo moč kot pikosekundni laserji, kar omogoča obdelavo skoraj brez toplotnega učinka. Pikosekundni laserji imajo prednosti pri stroških, stabilnosti in sposobnostih obdelave za splošno uporabo. Uporabniki naj izberejo ustrezno opremo z ultrakratkimi impulzi glede na zahteve postopka, nivo natančnosti, lastnosti materiala in proračun.