火狐体育首页进入:超快激光微加工的Burst Mode和PSO功用

　　本期本媒介绍超快激光微加工中两个重要的功用 - Burst Mode和PSO，它们直接影响着超快激光的加工质量和产能。

　　本媒首要和我们简略回忆一下超快激光器的根本原理结构，以便更好地了解Burst Mode和PSO的功用作用。依据超快激光扩大技能原理不同，现在市场上的超快激光器首要包含碟片式、光纤式、固体式以及光纤-固体混合式（种子源选用光纤激光器，扩大器部分选用固体扩大）四种类型。大多数超快激光器的根本结构都是相似的，首要由种子源、脉冲挑选器、扩大器和 AOM 四大部分组成。飞秒超快激光器的结构上会略微杂乱一些，在种子源和脉冲挑选器之间添加一个展宽器，并在扩大器之后添加一个压缩器。

　　如图1所示，超快激光器的种子源一般选用20-80MHz的高重复频率皮秒光源，先经过脉冲挑选器来下降种子源输出频率，在功率扩大之前会归纳考虑脉冲扩大的方针能量、体系规划的最大泵浦功率以及散热办理等要素，一般将重频频率下降在5MHz以下，挑选后的种子源经过扩大器后功率/能量得到扩大进步，最终再经过AOM，可以进一步操控激光的输出功率及重复频率，并且凭借外部促发信号可以完结单触发输出。

　　Burst Mode的产生是经过受控光开关挑选与种子源重复频率相同的多个高频子脉冲，组成一个脉冲串输出。图2罗列了脉冲串包络中的子脉冲数量为2至5时的输出方式，其特点是多个间隔数十纳秒的子脉冲组成一簇，并且脉冲串包络中相邻脉冲的时刻间隔由种子源的重复频率所决议，比方种子源的重复频率为20MHz，则脉冲串内部的脉冲间隔为1/20 MHz = 50 ns。这种脉冲的从头排列组合可经过脉冲挑选器来完结完结。别的，在某些产品规划中，还会添加对脉冲串包络中各个子脉冲的能量强度的调理功用。

　　Burst Mode的共同优势是不只可以调谐脉冲串包络中的子脉冲数量以及脉冲串的时刻间隔，并且一起可以坚持超快激光的最大输出功率。比方，在5MHz，50W的超快激光器体系中，因为资料加工工艺的要求，需要在较低的重复频率（500kHz）下作业，不然会因为重复频率过高引起热堆集效应（可参阅诺派《激光小书院》第二期），在这种情况下，直接降频将导致超快激光的加工功率大大下降。使用Burst mode功用，可以在重复频率降为500kHz的一起，把脉冲串的子脉冲数量设定为10，其总的输出功率仍是50W，这样既能确保超快激光微加工的质量，一起又能进步加工产能。

　　图2. 超快激光器不同脉冲串包络中子脉冲数量示意图（n = 2 ~ 5）

　　现在许多的超快激光微加工使用都包含了圆角、曲线等运动轨道，比方说全面屏切开，关于此类轨道，一般直线部分的切开速度更快，在圆角部分会缓慢移动。假如以固定频率发射激光脉冲，工艺将因轨道上的不同速度而高度改变，并且在更低运动速度段因更高脉冲堆叠而产生不必要的“老化”（如图3a）。为确保这种快速变速轨道的加工质量，工业超快激光体系需要将加工渠道的运动与触发激光或数据收集设备的输出和谐起来，然后完结高速、高质量的运动操控。

　　PSO的首要功用：经过收集实时的编码器反应进行方位比较，与激光器同步输出信号进行相位同步，在运动轨道的一切阶段以稳定的空间（而非时刻）间隔触发发射激光，包含加快、减速和匀速段，然后完结脉冲能量均匀地作用在被加工物体上。图3罗列对比了不含PSO功用及含PSO功用的两种圆角矩形的加工作用示意图，可以很明显观察到，使用PSO功用，在整个运动轨道中激光发射的光斑均匀分布，即便在角落曲线处也避免了因过度加工而导致的老化现象，然后确保了全体加工质量的一致性。

　　在超快激光加工使用中，尤其在消费类电子产品中，关于加工产能有着极高的要求，假如为了确保加工质量而使整个运动轨道都处于慢速扫描，将达不到产能要求，这大大影响了超快激光微加工的使用优势。PSO功用的引进可以使超快激光在整个运动轨道中以固定的间隔发送激光脉冲触发信号而不考虑全体速度，即在直线部分以很快的速度运动，而在圆角部分减速，一般圆角加工部分在全体资猜中占有比较小的部分，这样在确保资料加工作用的一起，就可以最大极限地进步加工产值。