01Introduzzjoni
Fl-aħħar għaxar snin, sar progress sinifikanti fir-riċerka ta 'lejżers pulsati ultraveloċi, ittejjeb l-istabbiltà u l-flessibilità tal-ipproċessar tagħhom. Għalkemm il-kwalità tal-ipproċessar tal-lasers pulsati ultraveloċi tista 'tissodisfa l-ħtiġijiet ta' ħafna applikazzjonijiet, għad hemm nuqqas ta 'effiċjenza tal-produzzjoni għal xenarji ta' applikazzjoni industrijali meta tuża lejżers pulsati ultraveloċi (USP) għall-ipproċessar. Hemm żewġ metodi biex itejbu l-ipproċessar USP: 1) billi tiżdied l-enerġija tal-polz; 2) billi tiżdied ir-rata ta 'repetizzjoni tal-polz. L-effiċjenza tal-produzzjoni tal-ipproċessar tal-materjal bl-użu tal-lejżers USP għandha tikkompeti ma 'teknoloġiji oħra, għalhekk ir-riċerkaturi għamlu sforz kbir fil-ġestjoni tal-enerġija tal-lejżer lil hinn mill-laser innifsu. Diversi sistemi mekkaniċi u ottiċi huma użati biex jikkontrollaw il-pożizzjoni, id-direzzjoni, u l-forma tar-raġġ tal-lejżer fuq il-biċċa tax-xogħol.
02Mera li tivvibra u skaner tal-poligoni
Il-pożizzjonament rapidu l-aktar robust u konvenjenti tar-raġġ tal-lejżer jinkiseb bl-użu ta 'skaner tal-galvanometru, li jxaqleb żewġ mirja bi kważi l-ebda inerzja fid-direzzjoni vertikali. Skaners tal-galvanometru moderni b'lenti f-theta ta' tul fokali ta' 160 mm jistgħu jċaqalqu r-raġġ tal-lejżer b'veloċità ta' 20 m/s f'kamp viżiv ta' 100 mm x 100 mm. F'veloċitajiet bħal dawn, is-sinkronizzazzjoni tal-polz tal-lejżer mal-moviment tar-raġġ tal-lejżer issir ta 'sfida. L-iskaners tal-poligoni jintużaw ħafna għall-qari tal-immaġini u tal-barcode, u għadhom ġodda fil-qasam tal-ipproċessar tal-materjal. Jistgħu jċaqalqu r-raġġ tal-lejżer fuq il-wiċċ tal-biċċa tax-xogħol b'veloċitajiet ta '100-1000 m/s. Is-sinkronizzazzjoni tal-polz tal-lejżer USP mar-rotazzjoni stabbli ħafna tal-poligonu hija aktar ta 'sfida. Billi tgħaqqad l-iskaners tal-poligoni ma' skaners tal-galvanometru b'assi wieħed-, ġie żviluppat skaner veloċi bi-dimensjonali (Figura 1). Id-distribuzzjoni ta 'impulsi tal-lejżer kontinwi tul iż-żona kollha tal-ipproċessar tal-lejżer tiddiżakkoppja l-akkumulazzjoni tas-sħana u l-effetti tal-ilqugħ tal-plażma.
03 L-iffurmar tar-raġġ tal-lejżer
Ħafna lejżers jarmu raġġi bi profil tar-raġġ Gaussian. L-intensità hija għolja fiċ-ċentru tar-raġġ u aktar baxxa fit-truf. Din id-distribuzzjoni tal-enerġija spazjali mhix ta 'benefiċċju għal ħafna applikazzjonijiet, speċjalment fl-ipproċessar ta' film irqiq. It-tekniki tal-iffurmar tar-raġġ tal-lejżer u l-omoġenizzazzjoni jistgħu jottimizzaw il-forma għal firxa wiesgħa ta 'applikazzjonijiet tal-ipproċessar tal-materjal tal-lejżer. Elementi ottiċi diffrattivi (DOEs) jistgħu jikkonvertu raġġ Gaussian ċirkolari f'raġġ ta 'fuq rettangolari-kpiepel, fejn porzjon kbir tad-dijametru tar-raġġ iżomm l-intensità, u b'hekk jipprovdi forma ta' raġġ tal-lejżer adattat għall-proċess, kif muri fil-Figura 2.
Għażla flessibbli għall-iffurmar tar-raġġi tal-lejżer hija l-użu ta 'modulaturi tad-dawl spazjali (SLM) ibbażati fuq apparati pixelated bi kristalli likwidi swiċċjati bl-elettriku. Ologrammi ġenerati mill-kompjuter-jiġu trażmessi lill-elettronika tal-kontroll SLM biex jiġu stabbiliti maskri tal-fażi jew tal-amplitudni għar-raġġ tal-lejżer. L-SLM, flimkien ma 'lejżers femtosecond, jiġġenera raġġi diffracted multipli għall-ipproċessar parallel, u jżid b'mod sinifikanti l-fluss ta' mikrostrutturar ta '-preċiżjoni għolja ta' ligi tas-silikon u tat-titanju b'aktar minn għaxar darbiet.
Figura 2. Id-distribuzzjoni tal-intensità ta 'raġġ tal-laser ta' fuq kwadru ffurmat bl-użu ta 'FBS u lenti sferika (lemin), imkejla bl-użu ta' kamera CCD. Il-profil tar-raġġ tad-dħul huwa muri fuq ix-xellug. Il-qawwa medja tal-ħruġ tal-lejżer hija 12 W.
04 Sistema multi-raġġ
L-użu ta 'lejżers USP ta' qawwa għolja b'rata għolja ta 'repetizzjoni tal-polz fil-medda MHz jista' jwassal għal kwistjonijiet ta 'żona ta' impatt termali, bħal tisħin żejjed u formazzjoni ta 'tidwib, li jistgħu jnaqqsu l-kwalità tal-ablazzjoni. Il-kisba ta 'kwalità għolja ta' ablazzjoni teħtieġ tqabbil bir-reqqa tal-parametri kollha tal-proċess, iżda l-veloċità għolja ta 'deflessjoni tar-raġġ ta' galvanometri avvanzati jew skaners tal-poligoni mhux dejjem tipprovdi soluzzjonijiet preċiżi ta 'mikro-magni. F'dan il-każ, raġġi tal-lejżer multipli joffru soluzzjoni versatili ta 'ablazzjoni ta' qawwa għolja, kif muri fil-Figura 3, li turi r-riżultati ta 'pproċessar parallel bl-użu ta' gradilja maħluqa bi gradilja Dammann biex tifforma arrays ta 'raġġi ta' diffrazzjoni 1 × 5 u 5 × 5.
Figura 3. (a) Meta G1=0 u G2=125, profilometru tal-lejżer (Spiricon) osserva firxa 1 × 5 (xellug) u 5 × 5 (lemin). (b) It-toqob għomja ġew ipproċessati fuq kampjuni Ti64 illustrati bl-applikazzjoni ta 'ħakk Dammann 1 × 5 (xellug) u 5 × 5 (lemin) (G1=0, G2=125).
05 Sommarju
Lejżers tal-polz ultrashort jiġġeneraw impulsi tad-dawl koerenti b'tul ta' żmien tal-polz li jvarja minn pikosekondi sa femtosekondi, u qed isiru dejjem aktar popolari fil-mikro-magni tal-lejżer ta' preċiżjoni. Jibbenefikaw mhux biss minn ablazzjoni tajba bil-lejżer ta' tbassir li jrażżan iż-żona milquta tas-sħana- iżda wkoll minn interazzjonijiet mhux lineari mtejba mal-materjali, li jiftħu opportunitajiet ġodda ta' pproċessar, partikolarment b'materjali trasparenti. Fil-qosor, l-iżvilupp ta 'lejżers tal-polz ultrashort ippromwova b'mod effettiv l-ottimizzazzjoni tal-proċess ta' ablazzjoni.
