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激光微納加工作為一種融合多學科、覆蓋多領域的技術(shù)，可以滿足大尺寸、高精度和高效率的加工需求，將成為未來激光加工發(fā)展的重要方向。

相對于常規(guī)的機械精細加工，激光微納加工技術(shù)更精密、更準確、更迅速，涉及到了微觀尺度下的焊接、切割、打標、打孔，熱處理、成型等多種加工工藝。隨著超短脈沖激光器趨向更為成熟的工業(yè)應用，超短脈沖激光微納加工技術(shù)將開拓更為廣闊的應用領域，成為諸多行業(yè)不可或缺的利器。

“超快激光”，是指輸出激光的脈沖寬度在10^-12s即皮秒級別，或小于皮秒級別的脈沖激光。想象一下，光在如此短的時間，能跑多遠？假設地球上有個人將激光筆對著月亮，大概1.3秒后，激光就會達到月球表面。當然得理想化一點，光沒有散射或損耗。而對于1皮秒的時間，光也就只能走頭發(fā)絲打個結(jié)的距離了。

當下激光正處在發(fā)展的“黃金年代”，工業(yè)激光領域增長的核心驅(qū)動力在于激光工藝對傳統(tǒng)工藝的不斷滲透和替代，由于工業(yè)市場對激光裝備需求增長，又反向推動了激光工藝和技術(shù)進步，向高功率的宏加工和精密微納加工兩個方向前進的步伐明顯加快。

加工材料

脆性材料

伴隨3C、5G相關行業(yè)中，玻璃、陶瓷等材料向“更硬”“更脆”的方向變化，激光微納加工已經(jīng)替代傳統(tǒng)加工方式，實現(xiàn)激光切割、打孔、焊接、標記、微納結(jié)構(gòu)和去除五項全激光的加工工藝，達到加工效率和效果雙提升。

柔性材料

針對這種材料，大尺寸、高精度的激光微納加工已成為不可或缺、甚至是唯一可行的加工工具，實現(xiàn)激光切割、鉆孔、剝離、標記、退火和去除的全激光加工工藝，未來加工要求更高，微納加工將不斷優(yōu)化。

前沿技術(shù)

激光微納加工對于市場需求以及工業(yè)激光領域的增長有其必要性和發(fā)展上升性，但加工現(xiàn)狀面臨著三個矛盾：加工尺度與加工精度之間的矛盾、加工效率與加工效果之間的矛盾、設備成本與售價之間的矛盾

解決方法

行業(yè)內(nèi)正在積極探索解決上述矛盾的方法，多角度尋求解決方案：

· 利用高功率超快激光器加工：降低單瓦價格，提高加工效率，放眼未來三年內(nèi)，千瓦級激光器將成為市場選擇，逐步應用。

· 運用超高速激光掃描技術(shù)：從10米/秒提升至200米/秒的掃描加工速度，充分發(fā)揮高功率超快激光器的作用，提高加工效率。

· 運用激光的時空調(diào)控技術(shù)：通過可定制的激光束讓高效率的冷加工成為可能，持續(xù)開發(fā)更高點數(shù)的并行加工技術(shù)，并加速批量應用。

· 運用光機電協(xié)同控制技術(shù)：通過振鏡和直線運動平臺以及精確到單位脈沖級別的光機電協(xié)同控制技術(shù)，滿足大幅面、高精度、高動態(tài)的加工需求。

· 運用超快激光的光纖傳輸技術(shù)：百瓦級單模光子晶體光纖可極大提升微納加工設備的易用性，未來還需提升功率和可承受的脈沖能量。

· 運用加工過程監(jiān)控技術(shù)：精確控制加工過程的檢測技術(shù)已應用于特定場景，要提高加工的一致性和可靠性，未來還需檢測參數(shù)多樣化。

行業(yè)應用

3C

手機由移動終端向智能終端轉(zhuǎn)移意味著手機功能性要求提高，手機模塊高度集成化、輕薄化成為趨勢；這種趨勢帶來的新材料和高精度需求使激光微納加工優(yōu)勢顯著。

顯示面板

該行業(yè)市場上，全面屏、8k高分辨屏、弧面和折疊屏的需求與日俱增，面板向高密度顯示、柔性化材料發(fā)展，大尺寸和高精度的加工需求亟待滿足，而激光微納加工能力已在OLED柔性屏切割、激光修復等方面得到市場驗證。

5G通訊

無線射頻層向著小型化、輕量化、高集成化發(fā)展，信號傳輸層高頻低損材料的應用使微納激光應用滲透急劇加速。

汽車

除了傳統(tǒng)切割、焊接等工藝應用，5G車聯(lián)網(wǎng)的應用場景下，電子顯示、傳感技術(shù)和節(jié)能技術(shù)都將運用微納加工。

新能源

激光微納加工在極耳切割、隔離膜切割等加工制程中發(fā)揮強大作用，滿足提升電池能量密度和加工精度的要求。

航天航空

目前，航空發(fā)動機噴油嘴、渦輪葉片氣膜孔的加工廣泛應用到微納加工，未來飛行器輕質(zhì)化要求采用的纖維增強復合材料，將進一步促進微納加工技術(shù)的應用。

醫(yī)療領域

飛秒激光視力矯正，也是大家比較熟悉的激光應用之一。在眾多的近視矯正術(shù)中，全飛秒激光手術(shù)已經(jīng)成為主流治療近視眼的方法，與傳統(tǒng)的準分子激光手術(shù)相比，全飛秒激光手術(shù)具有手術(shù)準確度高、無明顯疼痛感、術(shù)后視覺效果好等優(yōu)勢。由于心臟支架壁管極薄，通常采用激光加工代替常規(guī)的機械切割。但是，使用普通激光通過燒蝕融化來加工，這樣加工的心臟支架存在毛刺多、切槽寬度不統(tǒng)一、表面燒蝕嚴重、筋寬不均勻等一系列問題。近年來，國外企業(yè)已經(jīng)開始采用飛秒激光進行支架切割。

國內(nèi)超快激光器的發(fā)展情況

超快激光在工業(yè)應用的歷史不長，是歐美等發(fā)達國家重點布局的激光應用熱點。初期，超快激光市場基本被國外公司主導，占據(jù)大部分市場份額。但我國政府、科研機構(gòu)及企業(yè)對超快激光非常重視，政策傾斜及企業(yè)加大投入攻克難點技術(shù)，不斷追趕國際先進水平。清華大學、中科院物理所／光機所、華中科技大學等高校均在大力推進超快激光科研；以大族、華日、安揚、貝林、卓鐳、凱普林等為代表的國內(nèi)激光企業(yè)也在大力推進超快激光技術(shù)產(chǎn)業(yè)化。皮秒、飛秒超快激光器國產(chǎn)化將推動國內(nèi)應用商的使用成本降低至少30％－40％。近幾年，國內(nèi)激光器廠商紛紛推出自己的皮秒飛秒激光器，平均功率從低功率發(fā)展至中高功率。依靠絕對的價格優(yōu)勢，占據(jù)了很大一部分國內(nèi)市場份額，使得國外競爭對手倍感壓力。

由于行業(yè)競爭激烈，處于產(chǎn)業(yè)鏈上游的激光器廠商也被迫走低價競爭策略。這和當前實體經(jīng)濟環(huán)境不景氣有很大關聯(lián)。另一方面，超快激光應用仍然處于發(fā)展初期，除了少數(shù)幾個領域有規(guī)模性的應用，更迫切的仍是尋求新的突破口。技術(shù)上，國內(nèi)激光器廠商仍需要不斷提高產(chǎn)品品質(zhì)和穩(wěn)定性，縮小與國外產(chǎn)品的差距。還是老生常談的那句，前途是光明的，道路是坎坷的。