DPSS激光器的更多进展及工业应用

分享到:
点击量: 214826

   在芯片刻划或硬质材料刻划及切割中,DPSS激光器能在一个很小的面积内有效地穿透材料,一般利用成像物镜把光束聚焦成一点,用焦点处的光斑进行加工,而准分子激光器是利用成像物镜把光束成像为一个图案。实际上,用户是用DPSS激光器的光斑直写图形,因而具有较大的灵活性,例如控制光斑移动写入图形的轮廓形状及画圆形拐角等;而用准分子激光器进行加工时,光束聚焦呈一线状光束,在一个方向上进行刻划,故刻划出的图形灵活性较差。

2 优先选用较短脉冲

    利用DPSS激光器可加工陶瓷、蓝宝石、所有Ⅱ~Ⅵ族材料、氮化镓、砷化镓、磷化铟、磷化镓和聚合物等材料。在加工时应避免使零件受热,因为在高重复频率情况下,辐射到零件表面的功率密度很高,故导致温度快速升高。目前已有几种技术能够在快速加工的同时保持热不侵入到被加工的零件。

    功率密度和能量密度在加工中非常重要。功率密度的基本物理意义是:每秒钟到达零件表面上的脉冲数量;而能量密度是光束聚焦密度的函数。即使采用紫外激光器,加工热过载现象仍会发生。短脉冲DPSS激光器在材料加工处理中产生热影响区较小,同时具有灵活的加工控制。脉冲数决定切割深度,短脉冲激光的高亮度(能量密度)为快速加工处理提供很多优越性。

    短脉冲紫外DPSS激光器利用多光子吸收过程进行加工。如果能在较短时间周期内产生更多的光子,其能量便会增加并同时去除加工材料。使用的激光器为5~15ns,而大多数商品DPSS激光器在20~100ns范围内。科学家们目前正研究皮秒和飞秒脉冲激光器系统。

    DPSS激光器技术和加工能力的*新进展及其在鲁棒性和可靠性方面的提高使其在工业加工领域得到了广泛应用。然而,目前几乎所有灯泵浦固体激光器都存在改变重复频率和晶体材料变热的问题,这说明光束质量是动态变化的。较新型的固体激光器采用激光二极管的单色光束泵浦,因而散发到激光棒里的热量比较少,用户能得到一个更好的聚焦光束。这些新型激光器有很高的可靠性,使用寿命在7500~10000h以上。与准分子激光器相比,这些激光器具有非常高的可靠性,这一点尤为重要。准分子激光器需要较多的维修服务,每运行100h后,需清洁光学系统和更换气体等。

    当购买工业等级的266nmDPSS激光器时,要对其进行**测试,使所要购进的激光器能满足您所期望的要求。激光器必须安放在工业环境使用的坚固封装机壳内,这样易于集成、使用寿命长、维护保养简单和加工精度高等,且不需要更换灯、清洁晶体、更换光学系统和窗口零件或者更换气体等。

    目前JPSA激光公司已设计并制造出一种激光束传输系统,利用提高光束传输效率使低功率激光器获得高加工产出率。但目前这些激光器的使用仍存在许多问题,这是因为它们的工作范围为10kHz、20kHz、40kHz和60kHz,所以在零件上累积热量。为了更好地利用这些激光器,通常使用快速移动激光束技术,此外还可将空气轴承台集成到DPSS系统中,以便快速、**地移动传输激光束。