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中紅外激光器的應(yīng)用特點和加工優(yōu)勢

星之球科技 來源:維爾克斯光電2021-12-22 我要評論(0 )   

2.8μm波長的中紅外激光器應(yīng)用廣泛。遙感、通訊、醫(yī)療等領(lǐng)域是它的主要應(yīng)用。這種中紅外激光器逐漸成為研究熱點,如何提高光束質(zhì)量、提升平均功率較高、提高激光效率是...

2.8μm波長的中紅外激光器應(yīng)用廣泛。遙感、通訊、醫(yī)療等領(lǐng)域是它的主要應(yīng)用。這種中紅外激光器逐漸成為研究熱點,如何提高光束質(zhì)量、提升平均功率較高、提高激光效率是科研工作者研究的課題。


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近年來,中紅外激光器針對材料加工(非金屬激光加工:切割、鉆探、表面處理等)、外科手術(shù)(微創(chuàng)激光手術(shù))等新技術(shù)的應(yīng)用越來越多,因為它在中紅外應(yīng)用領(lǐng)域具有獨特的優(yōu)勢:中紅外激光器可以被材料或分子選擇性吸收,且與紫外線吸收相比,在電子、光子或醫(yī)療行業(yè)多層設(shè)備的激光處理中不影響其他相鄰層。


中紅外是大多數(shù)液體、氣體和非金屬(如塑料、眼睛或其他生物組織)的共振的光譜區(qū)域。如水、甲烷、二氧化碳和聚合物的強吸收帶大多位于中紅外線區(qū)域。當中紅外激光的發(fā)射波長與這些材料共振重疊時,這些材料或分子有選擇地吸收激光光譜,可以更好地吸收意味著更好的控制精度、控制效率、加工速度,可應(yīng)用于手術(shù),也可用于材料處理,還可用于信噪比更優(yōu)的顯微鏡。本文詳細介紹中紅外激光器的應(yīng)用。


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中紅外激光器的應(yīng)用——對聚合物的激光處理原理:

CO2波長在9.3μm-10.6μm,已經(jīng)廣泛用于聚合物加工,而大多數(shù)聚合物被激光輻射強吸收在這個光譜范圍內(nèi)。但CO2激光器只能用于粗加工,因為處理精度受到波長和脈寬(一般>μs)的根本限制,聚焦后光束直徑隨激光波長成正比增加。原理圖如下:


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由于中紅外激光輸出相對于CO2激光器輸出相比,具有較短的波長和較短的脈沖持續(xù)時間,因此,3μm左右的中紅外激光激光器對聚合物的精確的提升有很大幫助。聚合物包括PMMA、PET、聚酰胺、尼龍-聚酰胺、PLA、PC。典型的如下:


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Femtum中紅外激光器對聚合物的激光處理實例:

光纖激光剝離

隨著現(xiàn)代化工業(yè)的迅速發(fā)展,激光制造的要求越來越高,要加工的材料的復(fù)雜性也在不斷提高。在微電子、醫(yī)療和半導(dǎo)體行業(yè),很多要加工物是由不同材料堆疊而成,要求激光必須單獨處理一種材料而不影響其他材料,以確保被加工物質(zhì)的可靠性。


比如傳統(tǒng)的光纖剝離的過程非常耗時,且工業(yè)難度大。在通訊領(lǐng)域中,光纖部件在惡劣的環(huán)境中使用,因而必須具有出色的機械性能;在高功率光纖激光行業(yè)用到的光纖泵組合器、光纖電纜、光纖類布拉格光柵 (FBG),這些光纖組件必須具有非常高的損傷閾值,且耐高溫。


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光纖由核心Core和玻璃材料Clad(大部分是二氧化硅)組成,由聚合物涂層Coating(Polymers)保護。在纖維基部件的制造中,關(guān)鍵的部分之一是去除聚合物涂層Coating。當前剝離技術(shù)(機械鉗子或化學(xué)溶劑)會損壞纖維或影響剝離邊緣質(zhì)量,導(dǎo)致光纖部件發(fā)生不必要的燃燒或斷裂。


雖然CO2激光器可以很容易地使聚合物涂層消融,但會影響聚合物涂層下面的玻璃Clad,從而降低光纖的機械強度和穩(wěn)定性。Femtum中紅外激光器可以發(fā)射約2.8μm的短脈沖被聚合物涂層(如丙烯酸酯)強烈吸收以精確的方式使聚合物消融,而不會影響下面的玻璃Clad,因此不會影響光纖的機械特性,并且無需清潔措施即可保持干凈的邊緣。


1.聚酰胺纖維剝離

使用這種技術(shù)可以去除各種類型的聚合物,包括難以用標準技術(shù)剝離的聚酰胺涂層纖維。激光剝離的聚酰胺纖維如下圖:


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2.聚合物表面波導(dǎo)的激光加工

表面波導(dǎo)可用于不同的應(yīng)用:溫度或壓力監(jiān)測、物質(zhì)識別、濃度水平等。原理是光線通過表面波導(dǎo)引導(dǎo),強度在另一端測量。如果與波導(dǎo)外表面接觸的物質(zhì)的折射指數(shù)發(fā)生變化,則接收端的光線強度也會相應(yīng)變化。通過描述折射索引與其他參數(shù)之間的關(guān)系,可以通過表面波導(dǎo)來感知這些參數(shù)。


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PMMA和聚碳酸酯表面波導(dǎo)精確加工(刻?。┻^程如下:

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Femtum的2.8μm-3.4μm可調(diào)快光纖激光器正在成為聚合物生物傳感器處理的第一選擇,因為波長可調(diào),能夠在幾乎任何聚合物中以高效率進行表面波導(dǎo)的加工。


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