皮秒激光泵浦是一种脉宽为皮秒的激光器

文章来源: 人气:746 发表时间:2017-12-28

紫外激光器是很多工业领域中各种PCB材料应用的最佳选择,从生产最基本的电路板,电路布线,到生产袖珍型嵌入式芯片等高级工艺都通用。 简而言之,紫外光子的成本更高,并且其功率比红外光子更低,但是可以实现更小,更清洁的特征,并且材料去除更为精确,但要比使用红外光子更慢。 可见波长用于需要的应用领域,例如透明材料的背面处理或去除氧化铟锡(ITO),但鉴于眼睛安全问题,通常首先考虑其它的替代方案。

透镜,滤光片研发生产.jpg


  

  二极管泵浦固态(DPSS)激光器是在20世纪90年代末被首次引入工业环境的。 当时,第一台此类激光器仅具有几瓦的低输出功率,其波长为355nm。在二极管泵浦之前,使用灯泵浦可获得激光,但是这类激光器是非常不可靠的。当时,几瓦的纳秒紫外光的成本超过10万美元。

  随后,纳秒激光器的市场变得越来越成熟,而这些激光泵浦现在也可以从许多不同的制造商(提供红外、可见和紫外波长)处购买到,10W紫外输出功率的纳秒激光泵浦的价格低于5万美元。在大多数情况下,这些激光泵浦的脉冲持续时间介于几十到几百纳秒的范围内。

  皮秒激光泵浦

  皮秒激光泵浦是一种脉宽为皮秒的激光器。具有皮秒级超短脉宽、重复频率可调、脉冲能量高等特点。皮秒激光器在2005年首次得到商业化引入,超快激光器领导者Lumera Laser公司(现已被美国相干公司收购)是当时主要的市场参与者。当然,见证许多其它参与者涌入这个市场并没有花费太长的时间——现在,无论是科研用激光器或是工业用激光器,都能提供多种选择。几乎所有的皮秒激光器的脉冲宽度都介于2ps到20ps之间。有一些激光器的脉冲宽度为几百皮秒,但这些激光器在大多数的应用中都是值得商榷的。事实上,该脉宽范围的很大一部分被称为“死亡谷”,因为材料的交互作用和性能相当差—— 当然和使用纳秒激光器一样糟,并且在许多情况下,质量甚至更差。所以当讨论皮秒激光器时,应当指的是脉冲宽度低于20ns(可能长达50ns,但不再超过)的激光器。

  针对超快脉冲(UFP) 激光器效用的断言之一是存在与波长无关的吸收性。在更短的脉冲宽度范围,这一点可能是对的,但是在10ps 的脉冲宽度下,使用红外波长与紫外波长加工的部件的质量几乎总会产生差异。

  

 使用100mm平场聚焦透镜以及在每个不同样例中使用大致相同的输出功率加工的50μm 厚的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的特征。纳秒红外和紫外样品(c-d)的边缘处均显示有大量的碎片和炭化效果。皮秒激光器加工的样品(g-i)相较于纳秒样品都有显著改善,但在10ps 脉冲宽度下,三个波长之间仍然存在视觉差异。

  因而,面临的问题总是:“对于手头的应用,怎么样的质量是足以应对的”?由于红外波长具有更多的可用功率并且其光子的成本小于UV 光子,所以该波长被用于大多数应用。然而,如果要求呈现最高质量和/或展现最小的特征尺寸时,UV波长则是非常有用的。通常,当更高的功率对目标质量具有价值时会使用皮秒激光器。

  当这些激光泵浦首次出现时,其成本超过30万美元。现在,中功率(20W)的红外激光器的成本约为13-15万美元,谐波和更高功率的激光器的成本超过20 万美元。德国EdgeWave公司也提供使用板条激光放大器的高功率激光器,但一般来说这类激光器通常被用于非常特殊的应用领域。

  作为超快激光器市场的新入市者,IPG Photonics公司推出的一款15ns脉冲宽度的50W 激光器的售价约为6.5万美元。除了成本低之外,这些激光器从冷启动到预热只需要60秒的时间。


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