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利用分束器实现高速激光钻孔,每秒12000个孔

作者: 时间:2019-05-10


超快激光材料加工技术的创新使得超快激光越来越广泛地用于消费电子等工业领域,人们不断追求更高的加工效率,目前具有高重复率的激光系统需要速度高达1000 m/s的扫描装置,而过高的脉冲能量需要合理进行分配以提高加工效率。

随着100W以上的超快激光器的推出,许多新工艺应运而生。例如分束器和大功率飞秒激光器的结合,因为往往单脉冲激光的能量远远大于加工所需的阈值,将其分成多点同时加工,就能很好的实现超高效率激光加工。


分束器的概念

分束器也称为分束镜、分光镜,属于衍射光学元件(DOE)的一个分支,其能够将一束激光分束许多子光束,以便更充分地利用脉冲激光的能量。德国亚琛弗劳恩霍夫激光技术研究所ILT的研究人员在该领域进行了长期的研究,自2012年以来,研究者们已经学会了如何使用分束器的子光束在200多个微纳结构目标中进行加工,他们在亚微米范围内获得了精确的结果。

衍射光学元件(DOE)的一种制作工艺是使用湿化学技术以极高的精度蚀刻到玻璃中的结构化表面。 因此,DOE的静态光束分布比基于液晶调制器的动态光束整形方法更加精确和耐用。激光束通过DOE(分束镜)转换成具有许多平行子光束的一维光束矩阵或二维光束矩阵,然后使用扫描振镜和场镜光学系统,将平行小光束聚焦在工件上,并且可以沿着所有可能的路径在工件上进行高速扫描加工。

 

利用分束器实现高速激光钻孔——每秒钻12,000个精密孔,直径1μm

在厚度为1050μm的金属膜上钻孔时,基于分束器的多光束技术很好地证明了它的价值。传统的刻蚀方法需要准备工作和返工,激光钻孔则不再需要这些工作和返工。分束镜技术适用于周期性结构,一般要求被加工物体具有平滑,平坦的表面。

在飞秒激光微钻孔实验中,Fraunhofer ILT团队实现了极高的精度。凭借其新的分束器系统,亚琛的专家能够创建直径小于1微米的精密孔。 孔间距可以减小到几微米。 为了提高加工效率,他们使用的200多束分光的分束器。 通过这种方式,已经实现每秒加工超过12,000个孔,每个孔的直径小于1微米。

研究人员目前的目标是在不损失任何质量的情况下进一步提高钻探速度。 在不久的将来,可预见的钻探速度为每秒20,000个钻孔。

 

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