皮秒激光切割機(jī)用的是什么光源
來源:博特精密發(fā)布時(shí)間:2025-04-25 11:00:38
皮秒激光切割機(jī)的光源是其核心組件,直接決定了設(shè)備的加工能力和應(yīng)用范圍。根據(jù)搜索結(jié)果中的技術(shù)參數(shù)、產(chǎn)品說明及原理分析,皮秒激光切割機(jī)主要采用超快脈沖激光器作為光源,其類型和參數(shù)因應(yīng)用場景不同而有所差異。以下是關(guān)于皮秒激光切割機(jī)光源的詳細(xì)解析:

一、光源類型及技術(shù)特點(diǎn)
1. 紅外皮秒脈沖激光器
- 波長與功率:典型的紅外皮秒激光器波長為 1064nm,功率范圍覆蓋 10W至80W(如飛創(chuàng)FC-PMQ-6070單平臺設(shè)備采用50W光源),適用于玻璃、藍(lán)寶石等材料的切割。這種波長對玻璃的透過率高達(dá)92.1%,但通過材料的體吸收特性實(shí)現(xiàn)高效加工。
- 脈沖特性:脈沖寬度通常 <10皮秒(ps),脈沖頻率可調(diào)(1Hz-1000kHz),峰值功率極高,能在極短時(shí)間內(nèi)集中能量,減少熱影響區(qū),實(shí)現(xiàn)“冷加工”。
- 應(yīng)用場景:主要用于手機(jī)蓋板玻璃、藍(lán)寶石燈條、車載玻璃等硬脆材料的精密切割,崩邊可控制在 ≤5μm。
2. 綠光皮秒激光器
- 波長與功率:部分設(shè)備(如安揚(yáng)激光PicoYL?-Green-50)采用 515nm綠光波長,平均功率50W,脈沖寬度800ps,適用于透明脆性材料(如藍(lán)寶石、碳化硅)及鋰電池薄膜切割。
- 優(yōu)勢:綠光波長(500-550nm)對某些材料的吸收率更高,尤其在藍(lán)寶石加工中可減少散射損耗,提升切割效率。
3. 紫外皮秒激光器
- 部分高端設(shè)備可能采用 紫外波段(如355nm),其光子能量更高,適用于超精細(xì)加工(如芯片切割),但搜索結(jié)果中未明確提及具體紫外光源型號。不過,三能激光的切割機(jī)提到使用 532nm 波長(接近綠光)的貝塞爾切割頭,顯示波長選擇需根據(jù)材料特性優(yōu)化。
二、光源的核心技術(shù)參數(shù)
1. 脈沖寬度與峰值功率
皮秒激光的脈沖寬度通常為 1-10ps,比傳統(tǒng)納秒激光短3個(gè)數(shù)量級。極短的脈沖時(shí)間(如飛創(chuàng)設(shè)備的 <10ps)使能量在材料內(nèi)部快速沉積,通過多光子吸收引發(fā)非線性效應(yīng),直接破壞材料晶格,而非依賴熱傳導(dǎo),從而減少熱損傷。
2. 重復(fù)頻率與加工效率
重復(fù)頻率范圍廣泛(如 1Hz-2.5MHz),高重復(fù)頻率可提升切割速度。例如,安揚(yáng)激光的綠光皮秒激光器支持 300kHz-2.5MHz,適用于高速連續(xù)加工。
3. 光束質(zhì)量與穩(wěn)定性
光束質(zhì)量(M2值)是衡量激光聚焦能力的關(guān)鍵指標(biāo)。優(yōu)質(zhì)光源的M2值 <1.2(如飛創(chuàng)設(shè)備),結(jié)合高精度聚焦系統(tǒng)(如遠(yuǎn)心鏡頭),可實(shí)現(xiàn) ≤20μm 的切割精度。
4. 冷卻與系統(tǒng)穩(wěn)定性
皮秒激光器需配備水冷系統(tǒng)(如飛創(chuàng)、安揚(yáng)激光設(shè)備),以確保長時(shí)間運(yùn)行的穩(wěn)定性。部分高功率光源(如50W以上)對散熱要求更高,需天然大理石基座等結(jié)構(gòu)增強(qiáng)熱穩(wěn)定性。
三、光源選擇與材料加工的適配性
1. 玻璃切割
- 紅外光源優(yōu)勢:1064nm波長在玻璃中穿透性強(qiáng),結(jié)合體吸收特性,通過形成微米級絲孔和裂紋擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)切割,崩邊可控制在 ≤10μm,適用于厚度 ≤19mm 的超白玻璃。
- 加工案例:華工激光的“光刃”系列采用皮秒激光成絲切割技術(shù),直接切透手機(jī)攝像頭玻璃,替代傳統(tǒng)CNC工藝,效率提升顯著。
2. 藍(lán)寶石與陶瓷加工
- 綠光與紫外光源:藍(lán)寶石對可見光吸收率較高,515nm綠光可減少能量損耗,提升切割質(zhì)量(崩邊 ≤10μm);陶瓷等非導(dǎo)電材料則依賴皮秒激光的冷加工特性,避免熱裂。
3. 柔性材料與薄膜加工
- 低功率光源:對于PET薄膜、FPC等柔性材料,低功率(如10W)皮秒激光通過精確控制脈沖能量,實(shí)現(xiàn)無熱損傷切割,應(yīng)用于太陽能電池去膜、精密電路板加工。
四、技術(shù)發(fā)展趨勢
1. 國產(chǎn)化與自主光源
國內(nèi)企業(yè)(如博特精密)已實(shí)現(xiàn) 80%以上激光器自產(chǎn),逐步突破高功率、窄脈寬技術(shù)瓶頸,降低對進(jìn)口光源的依賴。
2. 智能化與模塊化設(shè)計(jì)
新一代光源集成 PSO(脈沖同步輸出)功能 和 自動化控制接口,支持與CCD視覺系統(tǒng)聯(lián)動,實(shí)現(xiàn)動態(tài)聚焦和實(shí)時(shí)糾偏,提升復(fù)雜圖案的加工效率。
3. 多波長復(fù)合加工
未來設(shè)備可能結(jié)合紅外、綠光、紫外多波段光源,通過波長切換適應(yīng)不同材料,如紫外用于超精細(xì)開孔,紅外用于厚板切割。
總結(jié):
皮秒激光切割機(jī)的光源以 超快脈沖激光器 為核心,通過波長、功率、脈沖寬度等參數(shù)的優(yōu)化組合,滿足不同材料的加工需求。紅外(1064nm)和綠光(515-532nm)是目前主流選擇,紫外光源則在特定高端領(lǐng)域逐步滲透。隨著國產(chǎn)技術(shù)的突破與智能化升級,皮秒激光光源將在精密制造中發(fā)揮更關(guān)鍵的作用,推動玻璃、半導(dǎo)體、新能源等行業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展。
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