超快激光仍有許多應用可能性
--訪Dirk Müller, Coherent(相干)公司市場總監(jiān)
1. 《激光制造商情》：您好，Müller博士，很高興能與您進行交流，能否簡單跟我們介紹下您自己？
Müller博士：感謝給我這個訪談的機會。我是相干公司的市場總監(jiān)。相干是全球最大的激光公司之一。在我的市場部門，我特別負責的是微電子市場。這個市場牽涉到很多以激光為基礎的加工,特別是為電子產(chǎn)業(yè)中手機設備的制造所使用到的工藝。我的工作職責就是確保相干的激光技術(shù)能夠與逐漸出現(xiàn)的應用很好地融合在一起。所以我們希望確?？梢詾榧す饧庸ぬ峁┳詈玫慕鉀Q方案。
2. 《激光制造商情》：謝謝。我們知道，相干有一個口號“Lasers for any material, any process, any applications”，那么關(guān)于皮秒激光的產(chǎn)品線有什么新動態(tài)呢？
Müller博士：2015年對我們來說是很讓人興奮的，因為我們有很多不同種類的激光產(chǎn)品將面世。我們特意將我們在超快領域的組合擴大了，因為我們發(fā)現(xiàn)顧客有在這些脈沖寬度對工業(yè)解決方案的需求。我們已經(jīng)能夠確切地提高飛秒激光系統(tǒng)的可靠性。盡管超快激光包含了更加復雜的技術(shù)，然而我們已經(jīng)知道怎么樣讓這些激光器更好地適應工業(yè)生產(chǎn)。他們已經(jīng)為每天24小時的工業(yè)應用做好了準備。
另外，我們看到現(xiàn)在皮秒激光器的成本也下降了許多。公司有很多內(nèi)部的項目是聚焦于確保為我們的客戶提供低成本的解決方案。我們也完全有能力升級超快激光產(chǎn)品線的功率級別。
3. 《激光制造商情》：在今年亞洲激光論壇上，您的演講是“制造業(yè)中的工業(yè)超快激光--最新趨勢”,那在這個講題中什么是最重要的內(nèi)容呢？
Müller博士: 如果總結(jié)為一句話的話，我會說：“與我們交流。”
精密電子和微細加工這部分正在變得越來越復雜。決定選用哪種激光是很頭疼的，是用飛秒的好還是皮秒的好？還是CO2激光最好呢？有這么多不同種類的激光器，對終端消費者來說，選擇最好的激光器越來越不容易了。
因此，我們想鼓勵人們在考察階段來與我們溝通商量他們的激光應用需求。我們在全世界都有應用實驗室，像在中國、歐洲、美國等等。我們的激光系統(tǒng)安裝在許多機器上，我們可以做最先進的應用工作。一旦消費者確定了對他們的應用最好的激光器，我們甚至能向他們介紹一些設備集成商，因為我們不做整套設備。我們提供激光器，但是一旦激光加工建立起來了，我們會與設備集成商聯(lián)系。因此，顧客真的能得到最好的解決方案。
4. 《激光制造商情》：由于其獨特性，超快激光技術(shù)能實現(xiàn)超精細制造。能請您談談具體的技術(shù)嗎，特別是皮秒激光在工業(yè)領域應用？
Müller博士: 在這個問題中涵蓋了兩個部分。一個是“超快激光給應用增添了什么”；另一個問題是“是什么使得超快激光技術(shù)做好了面對一個黃金時代的準備”。
首先讓我試著來解決第一個問題。我們認為任何脈沖短于10ps或者15ps 的激光都屬于超快的范疇。我們要尋找的是不同于長脈沖的短脈沖加工原理。當使用納秒激光時，你真正在做的就是把熱能注入材料的表面。你快速地局部加熱了它，也就是熔化和氣化掉這個材料。所以有很大部分的材料，熔化的材料炸開了。對于在短時間內(nèi)移除很多材料，這個過程還是相對高效的。但這本質(zhì)上來說也是一個熱加工，因此它總是會在樣品上制造熱量。你可以嘗試一些小技巧，用小的光束或者像紫外和綠光更短的波長來減少熱效應，但歸根結(jié)底這還是一個熱加工。
使用超快激光時，不同的地方在于，你并不是在加熱這些材料，而是在破壞這些分子鍵，你的光子實際上是在破壞這些分子間的鍵而且現(xiàn)在分子蒸發(fā)了。你看不到一個液態(tài)的過程但是這些材料瞬間消失，從固態(tài)到氣化的過程。從物理的角度來講，這個過程更顯“能量饑渴”，你需要更多的能量來破壞這些分子鍵。同事更少的熱量將輸入周圍材料進行加工，因為脈沖非常的短，以至于在它擴散到材料周邊之前就消失了。熱量在材料里擴散有一個特定的時間范圍。通常這個范圍可能是幾百皮秒或者幾納秒。所以如果你用的脈沖比這個范圍還小，材料幾乎都來不及知道發(fā)生了什么。因此周圍的材料都不會被加熱。這就是皮秒和納秒激光最本質(zhì)的區(qū)別，或者飛秒和納秒的區(qū)別。這是在應用層面來說的。
在激光器層面來說，讓我們感到興奮的事是這幾年我們把激光放到更為嚴謹?shù)臏y試里。過去幾年相干研發(fā)出來的所有的激光器都經(jīng)過嚴格的 HASS和HALT測試。在高度加速的壽命測試中，我們把激光系統(tǒng)放到嚴峻的環(huán)境里進行測試。我們把它們放到室間里，在那里我們把溫度調(diào)高到30或40度，然后瞬間把溫度降低到零下10或20度。我們把它們暴露在潮濕的環(huán)境里，我們的期望是在激光器里面沒有發(fā)生什么改變，持續(xù)運行著。
因此，當激光器通過這個測試后我們很肯定：1.對運輸來說，激光器能很好地在運輸途中保持完好（鑒于運輸公司并不總是對激光器有很好的保護）；2.同時它們能夠承受住工廠的惡劣環(huán)境。這已經(jīng)成為了相干的一個核心的理念：確保所有的激光器都能通過最嚴格的測試。
5. 《激光制造商情》：您能和我們分享下皮秒激光應用的趨勢嗎？
Müller博士:好的。這個問題比較廣，畢竟現(xiàn)在皮秒和飛秒激光器在很多的應用領域都有應用到。但我想如果你回想一下就會發(fā)現(xiàn)，所有東西都在變的更小了。我們的手機變的更小了，特點更多了，筆記本電腦變的更緊湊了，所有東西都在尺寸上濃縮了，那意味著機械工藝面臨著更多的挑戰(zhàn)。
幸運的是，這些功能規(guī)格要求迎合了激光的優(yōu)點。大小在10微米倍數(shù)的特點尺寸，像可能10,20,30或者40微米的，非常適合用激光加工。在過去用機械工具完成的加工現(xiàn)在用激光器就可以完成，因為與形態(tài)尺寸彼此很好地融合了。因此激光器正遇上它們的好時候了，鑒于（傳統(tǒng)的）機械方式正走到盡頭，并且遇到的障礙，激光器都可以克服。這對所有的激光器來說都有用，但更確切的說，是對超快激光而言，因為它們可以只針對小面積進行加工并且不影響周邊的材料。現(xiàn)在有這么多的應用是只需要針對特定部位的加工而不想周圍材料被影響到的，這是為什么超快激光變得越來越受歡迎的原因。
如果往細節(jié)方面來說，你就會發(fā)現(xiàn)這些應用正在發(fā)生著什么。任何時候，當你有一個材料用其他激光器難以加工的時候，超快激光器就派上用場了?；旧铣旒す饪梢约庸と魏蔚牟牧?，碳化物、金剛石或者硅物質(zhì)等。不論什么時候別的激光器或者機械加工遇到問題了，人們都會找超快激光來解決，比如藍寶石。藍寶石是材料中非常堅硬的一種，很少有激光加工能對其實現(xiàn)切割或者鉆孔。你可以對它進行機械加工，但是你們的工具會變鈍，然后你不得不替換掉它們并重新校準，而激光加工非常適合用來加工藍寶石。
另一個應用得很好的材料是玻璃。玻璃有一個特質(zhì)就是不容易導熱。所以對熱很敏感，這意味著如果你把它放到激光器下通過加熱材料來完成加工，它就開始碎裂。因此，玻璃也是很適合采用超快激光器加工的材料之一，因為超快激光脈沖對玻璃的作用很“溫柔”。
這不是唯一的材料，還有其他材料，比如薄膜。在半導體工業(yè)，常常在晶圓上會有大量薄膜氣化，這些薄膜對層分離可能是非常敏感的。當你把這種材料置于加熱的條件下，你會得到層分離和熱量。這又是一個超快激光器能彰顯優(yōu)勢的應用了。這些都只是我們看到的超快激光應用技術(shù)中的小小一瞥。
6. 《激光制造商情》：你認為在 5年內(nèi)皮秒激光市場會有什么新進展？
Müller博士: 我們對飛秒和皮秒的激光市場都是持非常樂觀態(tài)度。在過去的3到4年里我們已經(jīng)看到飛躍式的增長，但我相信我們只是看到了開頭，還會有很大的增長空間。所以我能看到超快激光的應用將會像納秒激光、納秒紫外激光那樣。未來還有很多挑戰(zhàn)，我想我們只看到了超快應用的冰山一角。
采訪：Lora Xie
編譯：Julie Xiao
轉(zhuǎn)載請注明出處。
相關(guān)文章
熱門資訊
精彩導讀
關(guān)注我們
