上海半导体飞秒激光异形孔

飞秒激光技术新材料与新工艺的开拓突破：成功应用于传统激光难以加工的超硬、超脆、高反、高导材料，如金刚石、蓝宝石、碳化硅、石墨烯、透明导电薄膜等。应用案例：宽禁带半导体：SiC、GaN的晶圆隐形切割与表面结构化。医疗植入体：在钛合金、可降解镁合金表面制造促进骨结合的微纳结构。新能源：锂电池极片的极耳切割（无毛刺、无热影响，防止短路）、薄膜太阳能电池的图案化。智能化与在线监控突破：集成机器视觉、人工智能算法和等离子体发光/声波在线监测，实现加工过程的实时反馈与自适应控制。意义：确保了大规模生产中加工结果的一致性和高良率，是走向智能化制造的标志。飞秒激光可以用在聚合物加工、医学成像及外科医疗上。上海半导体飞秒激光异形孔

精密制造——工业升级的“光刻刀”，飞秒激光是解决传统激光无法完成的“疑难杂症”的方案。 透明材料加工（“内部雕刻术”）：应用：在智能手机的蓝宝石盖板、摄像头保护镜片上刻蚀标识；在汽车玻璃内部雕刻防伪码或装饰图案；制备微流控芯片；制造光纤光栅、光子晶体等光学元件。原理：透明材料对飞秒激光波长是“透明”的，但极高的峰值功率使得激光焦点处的材料通过非线性吸收瞬间改性或汽化，从而实现内部选择性加工，表面毫发无损。上海高精度飞秒激光真空板飞秒激光加工的特点 · (1) 能量传输时间极短，加工过程中不会产生热效应 。

飞秒激光技术优势与面临的挑战优势总结：表较高精度：亚微米至纳米级特征尺寸。表较高质量：无热损伤，边缘质量好。表较大灵活性：3D内部加工，材料普适性强。非接触、无工具磨损。挑战与未来方向：成本：飞秒激光器及配套系统昂贵。效率：虽然单点精度极高，但大面积加工的效率仍是大规模生产的瓶颈。并行加工（如空间光调制器分束）是重要发展方向。工艺复杂性：需要深厚的知识进行参数优化和路径规划。过程监测：开发实时反馈系统，确保加工的一致性和可靠性。

实现飞秒激光的主要技术是 “锁模技术”。原理：通过某种方法（如可饱和吸收体）让激光谐振腔内成千上万个不同纵模的相位锁定一致，使它们发生相干叠加，从而产生周期性的超短脉冲序列。典型激光器：掺钛蓝宝石晶体激光器是产生飞秒脉冲的主流介质。光纤飞秒激光器因其紧凑、稳定也逐渐普及。飞秒激光技术是人类操控光与物质相互作用的体现之一。 它凭借超短的时间尺度和超高的空间精度，打破了传统加工的物理限制，开启了 “冷”、“精”、“韧” 的制造新范式。飞秒激光在信息储存和记录方面有很好的发展前景。

激光打孔工艺可分为长脉冲（ms级）和短脉冲（ns、ps、fs级）激光工艺，注意脉冲宽度是个时间单位，不是长度单位，其中ps皮秒激光和fs飞秒激光也被行业内叫做超快激光。两种工艺相比各有优缺点，同样是气化材料加工小孔，前者因为其单个脉冲照射时间更长，能提供更多能量快速去除材料，相当于大刀阔斧效率高；后者能量细小峰值功率高，可瞬间气化微量材料，素有冷加工的美誉，相当于小刀精啄，几乎没有重熔层，表面质量更好，专业一点讲就是超快激光由于脉冲持续时间远小于材料中受激电子通过转移、转化等形式的能量释放时间，只需考虑电子吸收入射光子的激发和储能过程，加上高达TW（10^12W）级的峰值功率，能量在只有几个纳米厚度内迅速聚集，瞬间产生的超高电子温度值远超材料汽化温度，材料直接从固态转为气态，在表面形成高密度、超热、高压的等离子体状态，实现非热熔性加工。飞秒激光钻孔技术还被运用到透明材料内部的三维微孔加工中，这种制造技术将有利于制造光电传感器设备。北京高精密飞秒激光蚀刻

随着未来手机中蓝宝石和陶瓷等高附加值脆性材料的应用，飞秒激光加工将成为3C自动化设备中重要的组成部分。上海半导体飞秒激光异形孔

飞秒激光之所以能大量渗透，根源在于其超短脉冲（10⁻¹⁵秒）特性所带来的根本性优势：突破衍射极限的精度：通过多光子非线性效应，加工区域可远小于光斑尺寸，实现纳米级精度。真正的“冷加工”：能量在热量扩散前瞬间沉积，材料直接气化，几乎无热影响区、无熔渣、无微裂纹。普适性材料加工：对几乎任何材料（金属、玻璃、陶瓷、蓝宝石、塑料、）都有用，尤其擅长加工传统方法难以处理的高硬度、高脆性、高熔点材料。三维内部加工：在焦点处产生非线性效应，可在透明材料内部进行三维选择性改性、雕刻与存储。上海半导体飞秒激光异形孔