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大家对激光加工并不陌生，CO2激光，光纤激光以及半导体激光是目前工业应用中的主流激光，在微妙和纳秒量级，但是近十年来，超短脉冲激光精加工技术取得突飞猛进的发展，在飞秒和皮秒量级，也就是我们今天要说的激光微加工！  

激光微加工

人们很早就尝试利用激光进行微加工。但是由于激光的长脉冲宽度和低激光强度造成材料熔化并持续蒸发，虽然激光束可以被聚焦成很小的光斑，但是对材料的热冲击依然很大，限制了加工的精度。唯有减少热影响才能提高加工质量。当激光以皮秒量级的脉冲时间作用到材料上时，加工效果会发生显著变化。随着脉冲能量急剧上升，高功率密度足以剥离外层电子。由于激光与材料相互作用的时间很短，离子在将能量传递到周围材料之前就已经从材料表面被烧蚀掉了，不会给周围的材料带来热影响，因此也被称为“冷加工”。凭借冷加工带来的优势，短与超短脉冲激光器进入到工业生产应用当中。

图1 超短脉冲冷加工在火柴头上进行烧蚀工艺

超快有多快？

短脉冲激光器产生的脉冲宽度定义在皮秒和飞秒量级。1 皮秒等于 10-12 秒，1 飞秒等于 10-15 秒。也许比较抽象，但是我们可以转化成距离的形式来比较。举个例子，光的速度是 3x108 米每秒，光从地球到月球所需要的时间大约是 1.3 秒， 而1皮秒的时间里光运动的距离是 0.3 毫米！

超快可以做什么？

短脉冲激光技术的迅速发展使得其在工业范围的应用非常广泛，几乎每天都会发现新的应用。目前短脉冲主要集中在下面几个应用领域。

图2 激光细微加工的分类

1钻孔

电路板设计中人们开始用陶瓷基底代替常规的塑料基底以实现更好的导热效果。为了连接电子元件，一般需要在板上钻高达数十万个直径 40100 μm 的小孔。因此保证基底的稳定性不会受到钻孔过程时热输入的影响就变得十分重要，皮秒激光正是这个应用的理想工具。皮秒激光能以冲击钻探的方式完成孔的加工，并保证孔的均匀性。除了电路板，皮秒激光还可以对塑料薄膜、半导体、金属膜和蓝宝石等材料进行高质量钻孔。

印刷电路板微孔激光加工（皮秒级）

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