Haute puissance lasers femtosecondes permettent de nouvelles applications

Productivité par la puissance mise à l'échelle

Depuis les années 1970, de type tige laser-première lampe-pompée puis pompé par diode-ont été produites. Tout en poussant les limites de faisceau qualité de haute puissance moyenne, les lasers de type tige, la technologie pointeur laser 3000mw disque pompé par diode a été développé dans les années 1990 pour devenir la technologie la plus fiable de l'industrie pour kilowatt opération CW.

Les deux lasers à fibres et de la technologie laser à disque sont supérieures aux lasers de type tige classiques en utilisant une plus grande surface de refroidissement par rapport au volume actif laser, ce qui permet TEM00 le fonctionnement en ondes entretenues à des niveaux de puissance allant jusqu'à 500 W et plus. À égale brillance, cependant, le petit noyau de fibre provoque l'intensité à l'intérieur d'un laser à fibre soit beaucoup plus élevé par rapport à un laser à disque.

Cependant, lors de l'amplification picoseconde et impulsions femtosecondes, des intensités élevées entraînent des effets non linéaires uch que l'auto-modulation de phase ou de diffusion Raman, nécessitant sophistiquée chirp-pulse-amplification dans des amplificateurs à fibre ultrarapides ou de limiter l'énergie d'impulsion maximale pouvant être atteinte à des valeurs de 6 ou moins. Grâce à la technologie laser de disque que l'amplificateur pour des impulsions picosecondes permet la puissance de crête élevée (jusqu'à 100 MW) avec de faibles intensités et donc pas non linéarités.

La combinaison de la fibre et le disque

Pour réaliser un laser picoseconde avec hautes énergies d'impulsion (jusqu'à 250 pJ) et des puissances moyennes élevées (jusqu'à 100 W) un maître d'amplificateur de puissance de l'oscillateur avec la configuration unique suivante est utilisée: Un pointeur laser 2000mw à fibre passive modelocked basée sur des composants de télécommunications agit comme un monolithiquement intégré, rentable et source fiable pour de faible puissance et de faible impulsion d'énergie des impulsions picosecondes.

En utilisant les capacités du laser de disque permet une amplification de plus de cinq ordres de grandeur à des niveaux de plus de 100 W infrarouge de puissance et 60 W en vert, et les fréquences d'impulsion de 200 à 800 kHz, sans avoir besoin d'utiliser sophistiquée amplification chirp-pulse . Même à ces niveaux de puissance, une excellente qualité de faisceau, représenté par M garantis 2 valeurs de <1.3, est atteint. En outre, la qualité du faisceau de sortie est de rester aux valeurs indiquées ci-dessus pour chaque combinaison de paramètres sélectionnables du laser.

Pouvoir de la pièce

Derrière la fenêtre de sortie de laser, la tâche principale est de manipuler le faisceau laser et transférer la puissance du laser à la productivité et la qualité maximale. Équilibrer partie et la géométrie des entités avec des exigences de précision des résultats dans une équation avec de nombreux aspects inconnus. La résolution de cette équation nécessite un kit de composants optiques, tels que les scanners, les lentilles F-Theta, l'optique de discussion avec buse coaxiale à gaz, lames d'onde, l'optique de trépanation, et bien d'autres.

Ceux-ci doivent être combinées avec des étapes linéaires ou rotatifs pour haute précision ou de la géométrie de la pièce tubulaire. Ni l'état de l'art des étapes linéaires ni scanners ont la dynamique pour appliquer des fréquences d'impulsions de plus de 1 MHz, bien que la technologie laser peut être prêt pour ce développement.

Applications de forage

La production, les moteurs à faible émissives économie de carburant est un défi majeur pour l'industrie automobile, et la clé pour résoudre ce problème est une combustion plus propre du carburant. Ceci peut être accompli grâce à l'optimisation des buses pour l'injection de carburant.

Percer un trou de buse d'injection avec un laser picoseconde de forte puissance produit des bords très tranchants sans bavures ou fondre et une faible rugosité de surface à l'intérieur du trou, résultant dans un nuage de pulvérisation optimale du carburant. En outre, le cône du trou peut varier de positif sur zéro (parallèle) à des valeurs négatives, donnant un autre degré de liberté pour optimiser le processus d'injection. La combinaison de 50 puissance moyenne W, avec une énergie d'impulsion aussi élevée que 250 pJ, permet le forage de ces trous de haute qualité avec un débit inégalé.

Découper des tranches semiconductrices

La singularisation actuelle, state-of-the-art de puces d'ordinateur à partir d'une plaquette de silicium est DICING par des scies à lame de diamant. La plaquette de silicium est généralement monté sur une bande-un ruban adhésif die-joint dans un cadre métallique qui fixe la plaquette. Les matrices séparées peuvent ensuite être récupérés et placés dans des emballages de plomb-cadre. Cependant, minces tranches de silicium deviennent flexibles et un défi pour lame de scie machines de découpe. En raison du contact mécanique, les scies gaufrettes doivent fonctionner très soigneusement pour éviter de casser la matrice ou la production de copeaux le long du bord de coupe.

lasers picoseconde en combinaison avec haute vitesse et la précision des étapes linéaires peuvent être utilisés comme un outil sans contact pour produire des résultats die-singularisation plus vite que d'une scie à lame. Un autre avantage de l'utilisation de picosecondes lasers pulsés est la qualité de coupe élevée et la zone affectée par la chaleur négligeable. Cela conduit à des arêtes de coupe à haute résistance, qui est essentielle pour la filière pour maintenir une charge mécanique au cours des étapes de traitement suivant.

Cutting stents cardiovasculaires

fabricants Stent tentent de tirer parti des matériaux polymères, tels que ceux qui sont biorésorbable. découpe laser puissant 20000mw de fusion State-of-the-art avec de la fibre CW ou des lasers à semi-conducteurs ne peut être appliquée aux stents en métal et produit fondu et ronce, qui nécessitent un post-traitement coûteux et réduire le rendement.

Avec la bonne sélection de longueur d'onde, l'optique de coupe, et le stade de rotation, les lasers picosecondes peuvent rivaliser avec la vitesse de coupe de fusion et de donner un net avantage dans la qualité de coupe, ce qui réduit la quantité de post-traitement à un minimum et les résultats dans un rendement plus élevé. En outre, le même laser picoseconde peut être utilisé pour couper un polymère et d'autres stents non métalliques à haute vitesse et de qualité, ce qui en fait un outil potentiellement perturbateur et universel pour la fabrication de dispositifs médicaux (voir Fig. 4).

Couper le verre d'affichage

Afficher les fabricants cherchent des solutions où le verre obtenu présente un bord à haute résistance de coupe. En outre, les tendances de l'industrie sont en tête au verre ultramince pour les écrans OLED et durci chimiquement couvercle en verre sur le côté matériel, et une demande de formes flexibles pour des dessins de fantaisie.

Semblable à du silicium, le verre est un matériau cassant-rigide. State-of-the-art découpe du verre d'affichage se fait par rainurage mécanique et rupture le long du scribe droite. Les bords coupés résultants présentent généralement des fissures et l'écaillage et une résistance à bord pauvres, ce qui rend le broyage d'une étape de post-traitement inévitable. La nécessité de broyage, non seulement limite la flexibilité latérale de la géométrie, mais aussi dans l'épaisseur du verre.

Des années de développement de l'application ont conduit à une percée pour les lasers picosecondes dans la production de masse d'écrans mobiles. Non seulement en termes de qualité de pointe, mais aussi pour flexibles (non linéaires) géométries, lasers picosecondes se sont révélés être un outil polyvalent, avec la possibilité de couper ultraminces au verre trempé.