近年來高功率高光束質(zhì)量的激光器在各行材料加工行業(yè)的應(yīng)用得到迅猛發(fā)展，激光器種類繁多：不同結(jié)構(gòu)分為氣體激光、固體激光、光纖激光、半導(dǎo)體激光成為支撐材料加工行業(yè)的主流；其波長范圍從遠紅外到深紫外均能覆蓋到（200nm~20um），不同的行業(yè)亦會使用到不同的功率范圍，不同的光束質(zhì)量，不同的激光輸出方式等等。在加工薄膜非金屬材料，半導(dǎo)體晶圓切割，有機玻璃切割、鉆孔、打標(biāo)等領(lǐng)域為了減少熱效應(yīng)影響，希望小孔徑光斑作用及高峰值功率，紫外激光的作用和地位就是那么的出色和不可替代。
對于金屬加工的波長多為紅外波段，以期望高功率高熱量來作用加工金屬，但其紅外或可見光通?？慨a(chǎn)生高亮度的局部加熱使材料氣化、熔化的方式來進行加工。但這種熱量會導(dǎo)致激光作用區(qū)域的周邊材料受到影響甚至被破壞，因而限制了加工邊緣質(zhì)量和工業(yè)應(yīng)用范圍。而紫外激光是短波長高能量光子激光，其作用到物質(zhì)上是直接破壞材料原子組分的化學(xué)鍵，而不產(chǎn)生熱量，所以一般都把紫外激光加工稱作“冷”加工。
紫外激光在市場上主要有兩種：氣體紫外激光器、固體紫外激光器。固體紫外激光器由于其效率高及體積小等優(yōu)點在市場上占有較大份額。固體紫外激光器還有著半導(dǎo)體泵浦激光器的優(yōu)點：熱損耗低，晶體吸收效率高，易維護，峰值功率高。
固體紫外激光器一般選用基頻1064nm紅外光進行3倍頻輸出266nm，抑或先倍頻成532nm，再由532nm倍頻光與未轉(zhuǎn)換的基頻光和頻成355nm進行輸出。倍頻一般采用高透非線性晶體，形式一般有角度匹配及溫度匹配，而結(jié)構(gòu)又可以分為腔內(nèi)倍頻及腔外倍頻兩種。實現(xiàn)相位匹配條件的方法：由于一般介質(zhì)存在正常色散效果，即高頻光的折射率大于低頻光的折射率，如n2ω―nω大約為10－2數(shù)量級。?k≠0。但對于各向同性晶體，由于存在雙折射，我們則可利用不同偏振光間的折射率關(guān)系，尋找到相位匹配條件，實現(xiàn)?k＝0。此方法常用于負單軸晶體，下面以負單軸晶體為例說明。圖2中畫出了晶體中基頻光和倍頻光的兩種不同偏振態(tài)折射率面間的關(guān)系。圖中實線球面為基頻光折射率面，虛線球面為倍頻光折射率面，球面為o光折射率面，橢球面為e光折射率面，z軸為光軸。
折射率面的定義：從球心引出的每一條矢徑到達面上某點的長度，表示晶體以此矢徑為波法線方向的光波的折射率大小。實現(xiàn)相位匹配條件的方法之一是尋找實面和虛面交點位置，從而得到通過此交點的矢徑與光軸的夾角。圖中看到，基頻光中o光的折射率可以和倍頻光中e光的折射率相等，所以當(dāng)光波沿著與光軸成θm角方向傳播時，即可實現(xiàn)相位匹配，θm叫做相位匹配角。
紫外激光加工在高端應(yīng)用市場主要有下列用途：晶圓基片切割，太陽能電池板切割，玻璃材料切割，有機材料標(biāo)刻，微電路生產(chǎn)，微納米加工生產(chǎn)等等。一般晶圓材料堅硬，體積小加工精度要求高，采用物理劃片機進行加工，震裂方式分離，會造成崩邊，切口不良，刀口鈍化等現(xiàn)象，限制產(chǎn)品良率的提高，而采用紫外激光器進行藍寶石基底，半導(dǎo)體晶圓基底的切割可以得到更小的切口，和高速切割而無熱區(qū)影響，大大提高良率。
紫外激光的應(yīng)用在智能型手機崛起的帶動下，也逐漸有了發(fā)展的空間。過去因為手機的功能不多，而且激光加工的成本高昂，激光加工在手機的市場中占有的地位并 不多，但是現(xiàn)在智能型手機的功能多，整合性高，在有限的空間內(nèi)要整合數(shù)十種的傳感器及上百個功能器件，且組件成本高，因此對于精度、良率及加工要求均大大 增加，紫外激光在手機產(chǎn)業(yè)發(fā)展出多種應(yīng)用。
智能型手機的最大特色就是觸屏的功能，電容式觸摸屏可以做到多點觸控，對應(yīng)電阻式觸摸屏，其壽命更長、反應(yīng)更快，因此電容式觸摸屏已成為智能型手機選擇的主流。
陶瓷在人類歷史中一直占據(jù)重要的角色，從日用品、裝飾用品到工業(yè)應(yīng)用，都可看到它的足跡。上個世紀(jì)電子陶瓷應(yīng)用逐漸成熟，應(yīng)用范圍更廣，例如散熱基板、壓 電材料、電阻、半導(dǎo)體應(yīng)用、生物應(yīng)用等，除了傳統(tǒng)的陶瓷加工工藝外，陶瓷加工也因應(yīng)用種類的增加，進而進入了激光加工領(lǐng)域。按照陶瓷的材料種類可分為功能 陶瓷、結(jié)構(gòu)陶瓷及生物陶瓷?？捎糜诩庸ぬ沾傻募す庥蠧O2激光、YAG激光、綠光激光等，但是隨著元器件逐漸小型化，以及YAG激光或光纖激光加工已經(jīng)無法滿足其要求，因此紫外激光加工成為必要的加工方式，他可對多類陶瓷進行加工。CO2激光加工與紫外激光 加工的陶瓷切割效果對比圖如下：
轉(zhuǎn)載請注明出處。
相關(guān)文章
熱門資訊
精彩導(dǎo)讀
關(guān)注我們
