Subnanosekundni laserji, ki se uporabljajo za mikroobdelavo trdih in krhkih materialov

Nekovinski trdi in krhki materiali vključujejo različne drage kamne, steklo, kristale silicija, kristale kremena, keramiko, magnetne materiale redkih zemelj itd. Večina teh materialov je neprevodnikov ali polprevodnikov in zanje je običajno značilna visoka trdota, krhkost, odpornost proti obrabi, odpornost proti koroziji, odpornost proti oksidaciji in odpornost na visoke temperature. Ker imajo nekovinski trdi in krhki materiali veliko kovinskih materialov, ki jih je težko primerjati, se odlične značilnosti njegove uporabe postopoma širijo iz tradicionalne gradbene industrije, obrtne proizvodne industrije v vesoljsko, strojno, avtomobilsko, elektroniko, kemično industrijo in drugo polja. Nekovinski trdi in krhki materiali in nenehno širjenje področja uporabe njihove obdelave nizke učinkovitosti, visoki stroški protislovja so vse bolj vidni, zaradi česar se trenutne tradicionalne metode obdelave ne morejo prilagoditi potrebam številnih industrij. Gostota laserske energije do 108 ~ 1010 W/cm2, neposredno delovanje na lokalno površino nekovinskih trdih in krhkih materialov, kar ima za posledico trenutno energijo, ki jo ustvari visokotemperaturno taljenje materiala, ali neposredno uničenje molekularne vezi materiala. V primerjavi s tradicionalnimi metodami obdelave lahko 8- do 20-kratna učinkovitost, prihranek 20 do 30 odstotkov materiala, močno zmanjša proizvodne stroške, izboljša natančnost obdelave in kakovost izdelkov, ima pa tudi možnost skrajšanja proizvodnega cikla, selektivnega obdelava in natančna obdelava ter druge prednosti.

Tradicionalni laser za obdelavo trdih in krhkih materialov, ki se uporablja za nanosekundne laserje, širina impulza je na splošno večja od 5 ns, velika prostornina, visoke okoljske zahteve, slaba stabilnost in toplotni učinki, za številne učinke obdelave materialov niso idealni. Poleg tega imajo pikosekundni in femtosekundni laserji boljše rezultate pri mikroobdelavi, vendar so dragi in zajetni.

Visokozmogljivi, visokofrekvenčni sub-nanosekundni laserji so razred stroškovno učinkovitih kvazi-ultrahitrih laserjev, ki združujejo natančnost obdelave pikosekundnih laserjev in cenovno ugodnost običajnih nanosekundnih laserjev, ki imajo široko možnost uporabe na področju natančnosti. mikroobdelovanje in jih imajo najraje industrijske stranke.

Načelo Uvod
Mikroobdelava trdih in krhkih materialov je običajno sestavljena iz laserja, kamere CCD, laserske kolimacije ter optičnega sistema za ostrenje in slikanje, krmilnega sistema galvanometra ali večdimenzionalne mobilne rotacijske platforme, vhodno/izhodnega krmilnega modula, računalnika in krmilne programske opreme. Uporaba visokoenergijskih lastnosti laserja z interakcijo fotonov in materialov za doseganje označevanja materiala, luknjanja, piskanja, rezanja, notranjega rezljanja in druge obdelave; zaradi visoke učinkovitosti, visoke natančnosti, brezkontaktnosti in drugih prednosti se pogosto uporablja v mikroelektroniki, mikromehanski in mikrooptični obdelavi ter na drugih področjih.

Tržnica aplikacij
Trde in krhke materiale lahko na splošno razdelimo na: mikroobdelavo polprevodniških materialov, mikroobdelavo keramičnih materialov, označevanje in piskanje z diamanti in dragimi kamni, mikroobdelavo prosojnih materialov (kaljeno steklo, safirno steklo itd.), ablacijo tankoslojnih materialov, prozorne prevodne okside in dielektrike ablacija in tako naprej.