eng
Выпуск #1/2013
Ф.Бахманн, Д.Мюллер, Б.Климт, Р.Кнаппе
Микрообработка материалов пикосекундными лазерами
Микрообработка материалов пикосекундными лазерами
Просмотры: 4036
Пикосекундные лазеры готовы изменить мир микрообработки. Благодаря своему непревзойденному качеству пикосекундные (PS) лазеры позволяют выйти на новый уровень точности микрообработки в различных промышленных приложениях – микроэлектронике, полупроводниковой и фотоэлектрической индустрии. Самые мощные PS-лазеры компании LUMERA Laser семейства RAPID в зависимости от конкретного применения имеют разные значения мощности и частоты следования импульсов. Импульсы длительностью менее 15 пс позволяют избежать нежелательных тепловых эффектов. С помощью этих лазеров за одну минуту можно удалить 10 мм3 любого твердого труднообрабатываемого материала. А скорость абляции стекла при обработке PS-импульсами превышает 50 мм3 в минуту.
Теги: hard materials ablation micro processing solid-sate lasers ultrashort-length high energy pulses абляция твердотельных материалов генерация сверхкоротких высокомощных импульсов микрообработка твердотельные лазеры
Механизм взаимодействия излучения PS-лазеров с материалами отличается от привычного линейного закона поглощения. Мультифотонный процесс обеспечивает сильное поглощение даже в прозрачных средах. Такие нежелательные побочные тепловые эффекты, как заусенцы, перекристаллизации и микротрещины, при обработке материалов ультракороткими импульсами пикосекундной длительности отсутствуют. Отличные характеристики PS-лазеров – высокая частота (1 МГц и выше) следования импульсов со средней мощностью в несколько десятков ватт и отличное качество пучка − обеспечивают их широкое использование в промышленных масштабах. Самые мощные PS-лазеры производства LUMERA Laser вырабатывают мощность более 75 Вт при частоте повторения 1 МГц.
Введение
Впервые "холодная абляция" была открыта и описана группой Р.Сринивасана около 30 лет назад в работе [1], где он структурировал полиэтилен-терефталат (ПЭТФ) с помощью УФ-излучения и наноимпульсного ArF-эксимерного лазера. Механизм абляции рассматривался как сильное поглощение излучения внутри тонкого слоя материала за короткий промежуток времени (что объясняло причину необходимого совмещения УФ-света и наносекундных импульсов). Согласно предположениям, это вызывало нарушение связей и немедленное "взрывное испарение" материала. Известно было, что такие процессы широко применяют для удаления органических тканей, особенно для коррекции близорукости в офтальмологии [2], структурирования фоторезиста [3] и абляции полимеров в печатных платах [4]. Однако подобный процесс дает не очень хорошие результаты при обработке других материалов, как, например, стекло, керамика или металл. К счастью, появление ультракороткоимпульсных (УКИ) лазеров с длительностью импульса от 10 до 15 пс позволило преодолеть подобные ограничения, ведь эти лазеры могли обеспечить настолько высокую пиковую мощность, что появлялось многофотонное поглощение. Эффект от его появления практически исключает линейную зависимость от интенсивности процесса поглощения материала и влияние на него длины волны излучения. Кроме того, высокая напряженность электрического поля световой волны PS-лазера, превосходящая напряженность кулоновского поля, удерживающего электрон в атоме, заставляет легкие электроны покинуть атомы. Электрон приобретает движение вдоль распространения световой волны, и новый режим взаимодействия света с веществом приводит к тому, что в материале почти не сохраняется остаточное тепло. Таким образом, практически любой материал можно обработать почти без побочных тепловых эффектов. По этой причине УКИ-лазеры очень хорошо подходят для высокоточной обработки термочувствительных материалов. Впечатляющая разница между обработкой нано- и пикосекундными импульсами продемонстрирована на примере абляции тонкопленочного материала (рис.1). А рис.2 иллюстрирует различие в качестве поверхности твердых материалов, структурированных этими же инструментами.
Устройство рабочей установки
В соответствии с описанным механизмом действия излучения УКИ-лазеров на материалы практически все материалы могут быть обработаны подвижным PS-лазерным излучением на высоком качественном уровне! Если плотность энергии на поверхности мишени превышает определенный порог, то каждый импульс, как правило, удаляет слой толщиной от 10 до 100 нм. Этот порог мало меняется в интервале плотностей от 0,1 до 2 Дж/см2 в зависимости от типа материала, длины волны и длительности импульса лазера. Имея пятно диаметром 25 мкм с энергией в импульсе 10 мкДж, можно легко добиться такой плотности энергии, что она превысит порог абляции. При взгляде на величину абляции, приходящуюся на один импульс, может создаться впечатление, что удаление материала идет очень медленно. Однако, используя лазер с мегагерцевой частотой повторения импульсов и средней мощностью 50 Вт, можно за одну минуту удалить от 6 до 60 мм3! Такая высокая частота следования импульсов и высокая средняя мощность, с одной стороны, требуют быстрого перемещения луча, способного обеспечить высокую скорость обработки, а с другой – этого же требует необходимость избегать накопления остаточного тепла. Таким образом, конструкция лазерной установки должна обеспечить быстрое сканирование головки с телецентрическим объективом в комбинации с координатным столом, перемещающимся в X-Y(-Z)-направлениях (рис.3). Современные сканирующие головки позволяют перемещать фокус со скоростью до 20 м/с.
Лазерный источник
Конструкция типового высокомощного PS-лазера (рис.4) решена в стандартной конфигурации MOPA: задающий генератор импульса – генератор последовательности импульсов – каскад оптических усилителей мощности (Master–Oscillator Power–Amplifier). LUMERA выпускает серию твердотельных лазеров с диодной накачкой и синхронизацией мод – LUMERA RAPID Series. Твердотельный лазер этой серии (DPSSL) генерирует последовательность 60 нДж-импульсов длительностью 7 пс с частотой 50 МГц. С помощью электрооптического модулятора (ЕОМ) из последовательности импульсов выбирается отдельный импульс. Этот "индивидуальный" импульс затем усиливается в многоходовом усилителе, при этом его мощность может достигать 250 мкДж. Выбором импульса можно получить и так называемый пакетный режим импульсов, – это небольшая группа импульсов с расстоянием между каждым импульсом всего 20 нс. Тогда единичный импульс (в данном случае 250 мкДж мощности) делится, например, на десять импульсов с соответственно меньшей мощностью в импульсе. Работа с излучением на высших гармониках (532 и 355 нм) легко доступна пользователям прибора – программа обеспечивает переключение излучателя на нужную длину волны с помощью простого нажатия кнопки.
На фирме LUMERA уже выпущено 247 таких лазеров, их надежная работа позволила приборам перешагнуть порог лабораторных испытаний и выйти на индустриальные площадки. Лазеры обеспечивают превосходное качество луча (в TEM00 режиме качество луча M2 < 1,5), высокую повторяемость от импульса к импульсу и стабильность средней мощности (интенсивность шумов, вычисляемая через среднеквадратичное значения спектральной плотности мощности – RMS – на частоте 1 МГц составляет значение меньше 1%). Лазеры показывают отличную пространственную стабильность луча (расходимость луча <50 мкрад/˚C) во всем диапазоне PRF (Pulse repetition frequency), частот следования импульсов или число импульсов в единицу времени. Это меру используют в различных технических устройствах во избежание путаницы с единицей частоты в герцах или "циклов в секунду". Пикосекундные лазеры LUMERA (рис.5) имеют высокую выходную мощность, достигающую 80 Вт на основной длине волны λ = 1064 нм.
Промышленные применения
Описанные выше свойства PS-лазеров определяют ту нишу в производстве, для которой они наиболее всего подходят – это высокоточная обработка небольших структур из твердых, хрупких или термически чувствительных материалов. Следующий ряд рисунков (рис.6–9) иллюстрирует индустриальные применения пикосекундных лазеров. С помощью таких лазеров практически в любом материале можно просверлить (или лучше вырезать) очень чистые и точные отверстия (рис.6). Конечно, с помощью PS-лазеров можно получать не только круглые отверстия, но и отверстия сложной конфигурации, которые невозможно сформировать с такой высокой точностью никакими иными технологическими методами (рис.7).
Примером практического приложения сверления PS-лазером стало производство инжекторов для дизельных двигателей (рис.8). Для изготовления инжектора необходимо просверлить форсунки в деталях сложной формы, выполненных из нержавеющей стали толщиной 1 мм. Три конических отверстия должны быть выполнены с очень высокой точностью, при том что их диаметры с глубиной должны меняться от 60 мкм до 120 мкм (см. рис.7). Для этой операции используют PS-лазер с удвоенной частотой (λ = 532 нм) и выходной мощностью 25 Вт. Сверление одного отверстия занимает 5 с, на один инжектор требуется три таких отверстия, так что одна деталь может быть завершена в течение 15 с. Или вот, пример других приложений: структурирование и сверление панелей солнечных батарей, сверление печатных плат, нарезка микроэлектронных пластин (wafers), резка закаленного стекла и армированных волокном полимеров (углепластиков).
PS-лазеры также идеально подходят для поверхностного структурирования и для 2,5D обработки. На рис.9 представлены рельефные поверхности, сформированные в различных материалах PS-лазером.
Было отмечено, что несколько пикосекундных импульсов, подаваемых с наносекундным отрывом (пакетный режим) не только повышают по существу скорость абляции, но и улучшают качество микрообработки, например шероховатость поверхности глухих отверстий. Это видно на примере (рис.10) обработки кремния: использование серии из шести последовательных импульсов вместо одного высокомощного импульса не только увеличивает в 8 раз абляцию, но и значительно улучшает качество поверхности обрабатываемой области.
Как было показано выше, для PS-лазеров уже создано большое количество промышленных приложений, и число задач, где удаление тонких слоев или небольших объемов материала создает высокую ценность производимого продукта, стремительно растет! В то же время за последние пять лет стоимость одного фотона снизилась в 10 раз, что превращает PS-лазеры в очень экономичный инструмент, который в одиночку способен конкурировать в цене за выбор инструмента обработки со многими другими. Хотя первоначальные инвестиции для внедрения в производство PS-лазеров достаточной мощности и качества пучка выше, чем для наносекундных лазеров, однако они составляют лишь около 0,25 евро/мин в совокупной стоимости владения. PS-лазер способен почти в течение одной минуты удалить 20 мм3 любого материала, трудно поддающегося машинной обработке, имеющего практически любую жесткость, например, кубического нитрида бора или алмаза, сапфира, стекла или керамики!
Темы исследований и дальнейшего развития
Сегодня 50-Вт промышленные PS-лазеры стали уже обычным делом и даже привычны лазеры бóльшей мощности, до 75 Вт, а вскоре с появлением лазеров серии HYPER RAPID возможно появление 100-Вт устройств. Тем не менее, существуют приложения, которые требуют еще более высокой мощности, например задачи структурирования больших поверхностей. Где используются такие структурированные поверхности? Например, в тиснении поверхности цилиндров для широкоформатной печати или тиснении цилиндров, служащих для изготовления конструкций подсветки ЖК-дисплеев, или для производства изделий из искусственной кожи и т.д. Такие цилиндры, выполненные из стали, обычно имеют диаметр в несколько десятков сантиметров, длиной от одного до нескольких метров и весом от 7 до 10 тонн. Поверхность, предназначенная для структурирования – никель, алюминий или сталь. В финансируемых правительством R&D проектах [5, 6, 7] Национального немецкого консорциума лазерных производителей (LUMERA Laser [8], EdgeWave [9]), системных интеграторов (Schepers [10], Saueressig [11]) и Института (Фраунгоферовский институт лазерных технологий [12]) были исследованы процессы, влияющие на увеличение точности и скорости для лазерного структурирования таких рулонов PS-лазерным тиснением. На рис.11 показан цилиндр, у которого алюминиевая поверхность была структурирована с недостижимыми ранее качеством и точностью 80-Вт PS-лазером с частотой повторения импульсов 1 МГц. Время, затраченное на весь производственный цикл, составило около 10 часов [6].
Для доступных сегодня мощных PS-лазеров по экономическим причинам максимальная длина цилиндров ограничена размером около 1 м. Тем не менее, в проекте [6, 13] были также исследованы концепции усиления PS-лазера до более высокой мощности. В лабораторном эксперименте [14] уже был продемонстрирован лазер со средней мощностью, превышаюшей даже 1 кВт.
Заключение
PS-лазеры уже доказали свой промышленный потенциал в достижении некоторых производственных задач, решаемых в режиме 24/7 (работа 7 дней в неделю по 24 часа в сутки). Существует широкий ряд конкретных приложений, где небольшие структуры могут быть сформированы только с использованием PS-лазеров. Почти каждый материал можно обрабатывать с очень высокой точностью и по разумной цене со скоростью от 6 до 60 мм3 в минуту с такой производительностью, которая необходима в большинстве случаев. Лазерные эксперты, а также аналитики рынка ожидают, что PS-лазеры станут доминирующей технологией в области лазерной обработки материалов, а рынок таких излучателей в ближайшие годы будет быстро расти.
Литература
Srinivasan R., Leigh W.J. Ablative photodecomposition: action of far-ultraviolet (193 nm) laser radiation on poly(ethylene-terephthalat) films. – J.Am.Chem.Soc., 1982, №104 (24), p. 6784.
Marshall J., Trokel S., Rothery S. Photoablative reprofiling of the cornea using an excimer laser: Photorefractive keratotomy. – Lasers Ophthalmol., 1986, № 1; p.21–48.
Wojnarowski R.J., Eichelberger C.W. Excimer Patterning of a Novel Resist – US Pat 4,780,177 1988.
Bachmann F. Large scale industrial application for excimer lasers: via hole drilling by photo-ablations. – Proc. SPIE, 1990, v. 1361, p.18.
http://www.ot-mabrilas.de/pikoflat
Brüning S., Hennig G., Eifel S., Gillner A. Ultrafast scan techniques for 3D micrometer structuring of metal surfaces with high repetitive ps-laser pulses. – Lasers in Manufacturing, Munich, 2011.
Knappe R., Brünig S., Gillner A. Kleinste Strukturen auf großen Flächen. – Laser Technik Journal, 2011, v. 8, № 4, p.24.
http://www.lumera-laser.com
http://www.edge-wave.de
http://www.schepers-digilas.de
http://www.saueressig.de
http://www.ilt.fraunhofer.de
Li D., Du K. Picosecond laser with 400 W average power and 1 mJ pulse energy. – Proc. SPIE, 2011,7912, 79120N.
Mans T., Rußbüldt P., Weitenberg J. Yb:KYW INNOSLAB-Amplifier. – Conference on Lasers and Electro-Optics 2009 and the European Quantum Electronics Conference. CLEO Europe – EQEC 2009, Munich, paper CA3_2 (2009) nm, cutting speed10 mm/s).
Введение
Впервые "холодная абляция" была открыта и описана группой Р.Сринивасана около 30 лет назад в работе [1], где он структурировал полиэтилен-терефталат (ПЭТФ) с помощью УФ-излучения и наноимпульсного ArF-эксимерного лазера. Механизм абляции рассматривался как сильное поглощение излучения внутри тонкого слоя материала за короткий промежуток времени (что объясняло причину необходимого совмещения УФ-света и наносекундных импульсов). Согласно предположениям, это вызывало нарушение связей и немедленное "взрывное испарение" материала. Известно было, что такие процессы широко применяют для удаления органических тканей, особенно для коррекции близорукости в офтальмологии [2], структурирования фоторезиста [3] и абляции полимеров в печатных платах [4]. Однако подобный процесс дает не очень хорошие результаты при обработке других материалов, как, например, стекло, керамика или металл. К счастью, появление ультракороткоимпульсных (УКИ) лазеров с длительностью импульса от 10 до 15 пс позволило преодолеть подобные ограничения, ведь эти лазеры могли обеспечить настолько высокую пиковую мощность, что появлялось многофотонное поглощение. Эффект от его появления практически исключает линейную зависимость от интенсивности процесса поглощения материала и влияние на него длины волны излучения. Кроме того, высокая напряженность электрического поля световой волны PS-лазера, превосходящая напряженность кулоновского поля, удерживающего электрон в атоме, заставляет легкие электроны покинуть атомы. Электрон приобретает движение вдоль распространения световой волны, и новый режим взаимодействия света с веществом приводит к тому, что в материале почти не сохраняется остаточное тепло. Таким образом, практически любой материал можно обработать почти без побочных тепловых эффектов. По этой причине УКИ-лазеры очень хорошо подходят для высокоточной обработки термочувствительных материалов. Впечатляющая разница между обработкой нано- и пикосекундными импульсами продемонстрирована на примере абляции тонкопленочного материала (рис.1). А рис.2 иллюстрирует различие в качестве поверхности твердых материалов, структурированных этими же инструментами.
Устройство рабочей установки
В соответствии с описанным механизмом действия излучения УКИ-лазеров на материалы практически все материалы могут быть обработаны подвижным PS-лазерным излучением на высоком качественном уровне! Если плотность энергии на поверхности мишени превышает определенный порог, то каждый импульс, как правило, удаляет слой толщиной от 10 до 100 нм. Этот порог мало меняется в интервале плотностей от 0,1 до 2 Дж/см2 в зависимости от типа материала, длины волны и длительности импульса лазера. Имея пятно диаметром 25 мкм с энергией в импульсе 10 мкДж, можно легко добиться такой плотности энергии, что она превысит порог абляции. При взгляде на величину абляции, приходящуюся на один импульс, может создаться впечатление, что удаление материала идет очень медленно. Однако, используя лазер с мегагерцевой частотой повторения импульсов и средней мощностью 50 Вт, можно за одну минуту удалить от 6 до 60 мм3! Такая высокая частота следования импульсов и высокая средняя мощность, с одной стороны, требуют быстрого перемещения луча, способного обеспечить высокую скорость обработки, а с другой – этого же требует необходимость избегать накопления остаточного тепла. Таким образом, конструкция лазерной установки должна обеспечить быстрое сканирование головки с телецентрическим объективом в комбинации с координатным столом, перемещающимся в X-Y(-Z)-направлениях (рис.3). Современные сканирующие головки позволяют перемещать фокус со скоростью до 20 м/с.
Лазерный источник
Конструкция типового высокомощного PS-лазера (рис.4) решена в стандартной конфигурации MOPA: задающий генератор импульса – генератор последовательности импульсов – каскад оптических усилителей мощности (Master–Oscillator Power–Amplifier). LUMERA выпускает серию твердотельных лазеров с диодной накачкой и синхронизацией мод – LUMERA RAPID Series. Твердотельный лазер этой серии (DPSSL) генерирует последовательность 60 нДж-импульсов длительностью 7 пс с частотой 50 МГц. С помощью электрооптического модулятора (ЕОМ) из последовательности импульсов выбирается отдельный импульс. Этот "индивидуальный" импульс затем усиливается в многоходовом усилителе, при этом его мощность может достигать 250 мкДж. Выбором импульса можно получить и так называемый пакетный режим импульсов, – это небольшая группа импульсов с расстоянием между каждым импульсом всего 20 нс. Тогда единичный импульс (в данном случае 250 мкДж мощности) делится, например, на десять импульсов с соответственно меньшей мощностью в импульсе. Работа с излучением на высших гармониках (532 и 355 нм) легко доступна пользователям прибора – программа обеспечивает переключение излучателя на нужную длину волны с помощью простого нажатия кнопки.
На фирме LUMERA уже выпущено 247 таких лазеров, их надежная работа позволила приборам перешагнуть порог лабораторных испытаний и выйти на индустриальные площадки. Лазеры обеспечивают превосходное качество луча (в TEM00 режиме качество луча M2 < 1,5), высокую повторяемость от импульса к импульсу и стабильность средней мощности (интенсивность шумов, вычисляемая через среднеквадратичное значения спектральной плотности мощности – RMS – на частоте 1 МГц составляет значение меньше 1%). Лазеры показывают отличную пространственную стабильность луча (расходимость луча <50 мкрад/˚C) во всем диапазоне PRF (Pulse repetition frequency), частот следования импульсов или число импульсов в единицу времени. Это меру используют в различных технических устройствах во избежание путаницы с единицей частоты в герцах или "циклов в секунду". Пикосекундные лазеры LUMERA (рис.5) имеют высокую выходную мощность, достигающую 80 Вт на основной длине волны λ = 1064 нм.
Промышленные применения
Описанные выше свойства PS-лазеров определяют ту нишу в производстве, для которой они наиболее всего подходят – это высокоточная обработка небольших структур из твердых, хрупких или термически чувствительных материалов. Следующий ряд рисунков (рис.6–9) иллюстрирует индустриальные применения пикосекундных лазеров. С помощью таких лазеров практически в любом материале можно просверлить (или лучше вырезать) очень чистые и точные отверстия (рис.6). Конечно, с помощью PS-лазеров можно получать не только круглые отверстия, но и отверстия сложной конфигурации, которые невозможно сформировать с такой высокой точностью никакими иными технологическими методами (рис.7).
Примером практического приложения сверления PS-лазером стало производство инжекторов для дизельных двигателей (рис.8). Для изготовления инжектора необходимо просверлить форсунки в деталях сложной формы, выполненных из нержавеющей стали толщиной 1 мм. Три конических отверстия должны быть выполнены с очень высокой точностью, при том что их диаметры с глубиной должны меняться от 60 мкм до 120 мкм (см. рис.7). Для этой операции используют PS-лазер с удвоенной частотой (λ = 532 нм) и выходной мощностью 25 Вт. Сверление одного отверстия занимает 5 с, на один инжектор требуется три таких отверстия, так что одна деталь может быть завершена в течение 15 с. Или вот, пример других приложений: структурирование и сверление панелей солнечных батарей, сверление печатных плат, нарезка микроэлектронных пластин (wafers), резка закаленного стекла и армированных волокном полимеров (углепластиков).
PS-лазеры также идеально подходят для поверхностного структурирования и для 2,5D обработки. На рис.9 представлены рельефные поверхности, сформированные в различных материалах PS-лазером.
Было отмечено, что несколько пикосекундных импульсов, подаваемых с наносекундным отрывом (пакетный режим) не только повышают по существу скорость абляции, но и улучшают качество микрообработки, например шероховатость поверхности глухих отверстий. Это видно на примере (рис.10) обработки кремния: использование серии из шести последовательных импульсов вместо одного высокомощного импульса не только увеличивает в 8 раз абляцию, но и значительно улучшает качество поверхности обрабатываемой области.
Как было показано выше, для PS-лазеров уже создано большое количество промышленных приложений, и число задач, где удаление тонких слоев или небольших объемов материала создает высокую ценность производимого продукта, стремительно растет! В то же время за последние пять лет стоимость одного фотона снизилась в 10 раз, что превращает PS-лазеры в очень экономичный инструмент, который в одиночку способен конкурировать в цене за выбор инструмента обработки со многими другими. Хотя первоначальные инвестиции для внедрения в производство PS-лазеров достаточной мощности и качества пучка выше, чем для наносекундных лазеров, однако они составляют лишь около 0,25 евро/мин в совокупной стоимости владения. PS-лазер способен почти в течение одной минуты удалить 20 мм3 любого материала, трудно поддающегося машинной обработке, имеющего практически любую жесткость, например, кубического нитрида бора или алмаза, сапфира, стекла или керамики!
Темы исследований и дальнейшего развития
Сегодня 50-Вт промышленные PS-лазеры стали уже обычным делом и даже привычны лазеры бóльшей мощности, до 75 Вт, а вскоре с появлением лазеров серии HYPER RAPID возможно появление 100-Вт устройств. Тем не менее, существуют приложения, которые требуют еще более высокой мощности, например задачи структурирования больших поверхностей. Где используются такие структурированные поверхности? Например, в тиснении поверхности цилиндров для широкоформатной печати или тиснении цилиндров, служащих для изготовления конструкций подсветки ЖК-дисплеев, или для производства изделий из искусственной кожи и т.д. Такие цилиндры, выполненные из стали, обычно имеют диаметр в несколько десятков сантиметров, длиной от одного до нескольких метров и весом от 7 до 10 тонн. Поверхность, предназначенная для структурирования – никель, алюминий или сталь. В финансируемых правительством R&D проектах [5, 6, 7] Национального немецкого консорциума лазерных производителей (LUMERA Laser [8], EdgeWave [9]), системных интеграторов (Schepers [10], Saueressig [11]) и Института (Фраунгоферовский институт лазерных технологий [12]) были исследованы процессы, влияющие на увеличение точности и скорости для лазерного структурирования таких рулонов PS-лазерным тиснением. На рис.11 показан цилиндр, у которого алюминиевая поверхность была структурирована с недостижимыми ранее качеством и точностью 80-Вт PS-лазером с частотой повторения импульсов 1 МГц. Время, затраченное на весь производственный цикл, составило около 10 часов [6].
Для доступных сегодня мощных PS-лазеров по экономическим причинам максимальная длина цилиндров ограничена размером около 1 м. Тем не менее, в проекте [6, 13] были также исследованы концепции усиления PS-лазера до более высокой мощности. В лабораторном эксперименте [14] уже был продемонстрирован лазер со средней мощностью, превышаюшей даже 1 кВт.
Заключение
PS-лазеры уже доказали свой промышленный потенциал в достижении некоторых производственных задач, решаемых в режиме 24/7 (работа 7 дней в неделю по 24 часа в сутки). Существует широкий ряд конкретных приложений, где небольшие структуры могут быть сформированы только с использованием PS-лазеров. Почти каждый материал можно обрабатывать с очень высокой точностью и по разумной цене со скоростью от 6 до 60 мм3 в минуту с такой производительностью, которая необходима в большинстве случаев. Лазерные эксперты, а также аналитики рынка ожидают, что PS-лазеры станут доминирующей технологией в области лазерной обработки материалов, а рынок таких излучателей в ближайшие годы будет быстро расти.
Литература
Srinivasan R., Leigh W.J. Ablative photodecomposition: action of far-ultraviolet (193 nm) laser radiation on poly(ethylene-terephthalat) films. – J.Am.Chem.Soc., 1982, №104 (24), p. 6784.
Marshall J., Trokel S., Rothery S. Photoablative reprofiling of the cornea using an excimer laser: Photorefractive keratotomy. – Lasers Ophthalmol., 1986, № 1; p.21–48.
Wojnarowski R.J., Eichelberger C.W. Excimer Patterning of a Novel Resist – US Pat 4,780,177 1988.
Bachmann F. Large scale industrial application for excimer lasers: via hole drilling by photo-ablations. – Proc. SPIE, 1990, v. 1361, p.18.
http://www.ot-mabrilas.de/pikoflat
Brüning S., Hennig G., Eifel S., Gillner A. Ultrafast scan techniques for 3D micrometer structuring of metal surfaces with high repetitive ps-laser pulses. – Lasers in Manufacturing, Munich, 2011.
Knappe R., Brünig S., Gillner A. Kleinste Strukturen auf großen Flächen. – Laser Technik Journal, 2011, v. 8, № 4, p.24.
http://www.lumera-laser.com
http://www.edge-wave.de
http://www.schepers-digilas.de
http://www.saueressig.de
http://www.ilt.fraunhofer.de
Li D., Du K. Picosecond laser with 400 W average power and 1 mJ pulse energy. – Proc. SPIE, 2011,7912, 79120N.
Mans T., Rußbüldt P., Weitenberg J. Yb:KYW INNOSLAB-Amplifier. – Conference on Lasers and Electro-Optics 2009 and the European Quantum Electronics Conference. CLEO Europe – EQEC 2009, Munich, paper CA3_2 (2009) nm, cutting speed10 mm/s).
Отзывы читателей
