Skillnader mellan femtosekundslasrar och pikosekundslasrar

Femtosekundslasersystem och pikosekundslasersystem är ultrakortpulsade lasersystem som används inom precisionsbearbetning, medicinsk behandling och vetenskaplig forskning. Deras pulsvidder skiljer sig åt med flera storleksordningar, vilket leder till betydande skillnader i interaktionsmekanismer mellan ljus och material. Därmed visar de olika egenskaper vad gäller bearbetningskvalitet, kontroll av termiska effekter och materialkompatibilitet.

1. Jämförelse av pulsvidd

Femtosekundslaserpulsens bredd: i storleksordningen 10⁻¹⁵ s

Pikosekunds laserpulsbredd: i storleksordningen 10⁻¹² s

Ju kortare pulsbredd, desto kortare energiabsorptionstid i materialet, vilket förhindrar betydande termisk diffusion och skapar en "kallbearbetnings"-egenskap. Femtosekundslaser erbjuder högre topp effekttäthet och en mindre värmeinverkningszon inom ultrakortpulsspektrum.

2. Mekanism för ljus–materialinteraktion
2.1 Pikosekundslaser

Pikosekundspulser kan uppnå fotjonisering med hög topp effekt. Genom multiphotonabsorption och icke-linjära effekter genomgår materialet snabb smältning och avdunstning. En viss värmeinverkningszon finns fortfarande kvar under bearbetningen. Pikosekundslaser är lämpliga för mikrobearbetning av metaller, keramer och glas.

2.2 Femtosekundslaser

Femtosekundpulser ger högre topphöjdpower och kan slutföra elektronexcitation och brytning av bindningar inom en extremt kort tid, vilket skapar en icke-termisk avlageringsmekanism. Det finns nästan ingen smältlager och minimalt med skräp, vilket gör dem lämpliga för värmekänsliga material eller högprecisionsstrukturer som kräver skonsam bearbetning.

3. tillämpningsområden
3.1 Pikosekundlaser-tillämpningar

Metallmikrogravering

Glasborrning och ytskrivning

PCB-märkning och mikrohålsbearbetning

Ytbearbetning och försiktig rengöring av mobilhöljen

Medicinsk dermatologisk utrustning

Pikosekundlasrar erbjuder stabilitet i industriella produktionsmiljöer och är lämpliga för medel- till högprecisionsbearbetning.

3.2 Femtosekundlaser-tillämpningar

Precisionsgravyr i optiskt glas och materialmodifiering

Skärning av halvledarwafer och skära med låg skadeverkan

Oftalmologisk hornhinnekirurgi

Bearbetning av polymerer och spröda material med låg värmebelastning

Femtosekundslaser är lämpliga för högpresterande tillverkning och vetenskaplig forskning och kräver högre miljöstabilitet.

4. Processskillnader

Picosekundbearbetning: Material visar mikroskopisk smältning med svaga omlastningslager, ofta krävs efterbehandling; lämplig för medelhög hastighet och precision.

Femtosekundbearbetning: Material joniseras direkt och avlägsnas utan smältning eller förkokning, ger släta kanter; lämplig för högprecisions- och ultramikrostrukturframställning.

5. Principer för utrustningsval

Kostnadskrivna krav: välj picosekundslaser.

Hög precision och minimal värmeverkan: välj femtosekundslaser.

Mikroframställning av glas, skivor och polymerer: föredra femtosekundslasrar.

Metallgravering, märkning och mikrohålsbearbetning: pikosekundslasrar erbjuder bättre kostnadsprestanda.

Femtosekundslasrar ger kortare pulsvaraktighet och högre toppeffekt än pikosekundslasrar, vilket möjliggör bearbetning med nästan noll termisk effekt. Pikosekundslasrar erbjuder fördelar när det gäller kostnad, stabilitet och allsidiga bearbetningsmöjligheter. Användare bör välja lämplig ultrakortpulslaserutrustning baserat på processkrav, precision, materialkarakteristik och budget.