激光是20世紀(jì)以來(lái)，繼原子能、計(jì)算機(jī)、半導(dǎo)體之后，人類的又一重大發(fā)明，被稱為“最快的刀”、“最準(zhǔn)的尺”、“最亮的光”、“奇異的光”。它的亮度約為太陽(yáng)光的100億倍。六十年前，美國(guó)年輕的物理學(xué)家梅曼成功研制了人類歷史上第一臺(tái)激光器——紅寶石激光器，每年的5月16日，激光的誕生日，被定為“國(guó)際光日”。

01激光是什么？為何地位如此重要？

激光，利用某些物質(zhì)原子中的粒子受激發(fā)而發(fā)出的光，與普通的光不同，其輻射出的光波具有相同的位相、頻率和振動(dòng)方向。激光，“Laser”，是Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation 每個(gè)單詞首個(gè)字母的縮寫，如用中文加以解釋，就是“受激輻射的光放大”，這實(shí)際上也反映了激光器的工作原理。

圖1：激光的相干性好（圖片來(lái)自網(wǎng)絡(luò)）

“激光”的中文名來(lái)自錢學(xué)森?！凹す狻边@個(gè)中文名詞，不是譯音，也不是外來(lái)語(yǔ)，那么又是誰(shuí)把激光器的英文名稱叫“Laser”的呢？1964年10月，中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光機(jī)所主辦的《光受激發(fā)射情報(bào)》（其前身為《光量子放大?？罚╇s志編輯部致信我國(guó)著名科學(xué)家錢學(xué)森，請(qǐng)他為L(zhǎng)aser這種新光源取一個(gè)中文名字。錢學(xué)森教授很快便回信并建議：“光受激發(fā)射這個(gè)名詞似乎太長(zhǎng)，讀起來(lái)費(fèi)事，能不能改稱為激光？”

02金剛石&激光，會(huì)是一場(chǎng)怎么樣的邂逅？

作為一種重要的“碳材料”，金剛石具有寬光譜透射性、低熱膨脹系數(shù)、高機(jī)械強(qiáng)度，高耐熱沖擊熱性，低散射，高激光誘導(dǎo)損傷閾值，低吸收，高拉曼增益系數(shù)和高導(dǎo)熱性等優(yōu)異特性的結(jié)合，為光學(xué)應(yīng)用（如激光）提供了卓越的優(yōu)勢(shì)。

圖 2：金剛石晶體透射光譜范圍（未鍍膜）

金剛石的透射光譜范圍覆蓋從紫外、可見(jiàn)光、紅外至無(wú)線電波范圍，最初被用作顯微鏡的高折射率材料和極端環(huán)境下的紅外透射窗口。金剛石的本征光學(xué)性質(zhì)由其在深紫外的禁帶寬度決定，其截止波長(zhǎng)為 225 nm (5.47 eV)；其中在2.5 至 6 μm 間有微弱的吸收，主要由其聲子帶吸收決定。此外，金剛石的大禁帶避免了金剛石晶體在高溫下熱產(chǎn)生的電荷載流子，因此，即使在非常高的溫度和輻射強(qiáng)度下，金剛石仍然可以保持高透明度。

此外，金剛石具有優(yōu)異的熱物性，其熱導(dǎo)率可高達(dá)2200 W/(m·K)，是常用激光晶體YAG的140多倍，比同處于第四族的單晶硅也高出近13倍。極高的熱穩(wěn)定性也使得金剛石能夠在高溫、高強(qiáng)度的嚴(yán)苛工作條件下呈現(xiàn)優(yōu)異的性能，因此廣泛應(yīng)用于材料冷卻等領(lǐng)域。另外，熱學(xué)級(jí)CVD金剛石目前的主要應(yīng)用是高功率半導(dǎo)體二極管激光器，二極管激光器陣列的熱沉(散熱片)，GaN on diamond復(fù)合片和衛(wèi)星擴(kuò)熱板。主要用于光通訊(光端機(jī))和軍事。目前高功率二極管激光器陣列的輸出功率已經(jīng)達(dá)到1千瓦以上,不僅在軍事,將來(lái)在民用技術(shù)上肯定會(huì)有廣泛用途(如用作激光加工)。

圖3：基于金剛石不同的性質(zhì)所報(bào)道的不同類型的光學(xué)元件

因此，與傳統(tǒng)材料的激光器相比，利用金剛石作為散熱器，透射窗口，反射窗口，分束器可使得激光器在高功率下依然穩(wěn)定的運(yùn)行在相當(dāng)高的性能水平……

03金剛石激光晶體與激光器

近年來(lái)隨著化學(xué)氣相沉積制備工藝的提高，使得人造金剛石的光學(xué)品質(zhì)得到快速提升！

金剛石將低雙折射率（10-5）、長(zhǎng)光程、低光學(xué)吸收率等優(yōu)異性能結(jié)合在一起，使其成為低損耗激光腔應(yīng)用的首選材料。由于金剛石內(nèi)部碳原子的高原子密度和強(qiáng)鍵合特性，結(jié)合高度對(duì)稱的晶格結(jié)構(gòu)，使其具有高拉曼增益，同時(shí)，高折射率和高聲波傳輸速度使之具有高布里淵增益和布里淵頻移。并且金剛石具有優(yōu)良的導(dǎo)熱性（室溫下為Cu的5倍）和最低的熱膨脹系數(shù)，使其比常用的拉曼增益介質(zhì)能夠達(dá)到更高的激光功率，在極大程度上克服了基于傳統(tǒng)工作物質(zhì)的粒子數(shù)反轉(zhuǎn)激光器存在的熱效應(yīng)、以及波長(zhǎng)和輸出功率難以兼顧的難題。

因此，金剛石激光器在拉曼和布里淵激光領(lǐng)域展現(xiàn)出極為突出的優(yōu)勢(shì)，為高功率激光的發(fā)展提供了新的機(jī)遇。

金剛石拉曼激光器

金剛石作為一種性能優(yōu)異的晶體拉曼材料，具有已知晶體材料中最大的拉曼頻移 1332.3 cm-1，其室溫下拉曼增益線寬約為1.5 cm-1。金剛石的拉曼增益具有偏振選擇性 ，當(dāng)泵浦光偏振方向和金剛石晶體方向平行時(shí)，其拉曼增益最大 (10 cm/GW@1 μm)，且輸出線偏振的拉曼光。

表1：金剛石與其他拉曼增益材料的參數(shù)對(duì)比

超快的熱耗散能力是金剛石晶體在高功率運(yùn)行下保持高拉曼增益不變并獲得高光束質(zhì)量激光輸出的關(guān)鍵。另外，拉曼過(guò)程中產(chǎn)生的Stokes 光的空間和相位等特性并不受泵浦光光束特征的影響，因此金剛石拉曼激光器（diamond Raman laser, DRL）能夠有效率地改善輸入光束的空間相干性。

圖4：一階、二階金剛石拉曼激光器亮度增強(qiáng)

迄今為止，人們利用納秒脈沖泵浦的金剛石拉曼激光器已經(jīng)將泵浦激光的亮度提高了 1.7 倍。然而針對(duì)連續(xù)光工作狀態(tài)下的金剛石拉曼激光亮度增強(qiáng)卻沒(méi)有相關(guān)報(bào)道。另外，近兩年人們利用高光束質(zhì)量（M2

金剛石布里淵激光器

雖然同為非彈性散射，但受激布里淵散射與受激拉曼散射不同的是，其為強(qiáng)光光子與介質(zhì)內(nèi)部聲子場(chǎng)作用產(chǎn)生具有一定頻率下移的光子并被不斷放大的過(guò)程。雖然布里淵散射中聲波場(chǎng)的作用類似于拉曼散射中分子振動(dòng)，但由于聲波場(chǎng)的振動(dòng)頻率遠(yuǎn)低于介質(zhì)內(nèi)部的分子振動(dòng)頻率，因此材料布里淵頻移(~GHz) 遠(yuǎn)低于常規(guī)介質(zhì)的拉曼頻移 (~THz)，因此布里淵激光的量子虧損要比拉曼激光低得多，而且?guī)资?GHz 的布里淵頻移可以用作光子微波合成技術(shù)領(lǐng)域。此外，由于布里淵增益線寬非常窄 (MHz)，因此布里淵激光器可以產(chǎn)生極窄線寬的激光輸出，在微波光子學(xué)、相干通信、量子處理器和光譜學(xué)等領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊。目前，布里淵激光主要通過(guò)幾種特殊材料(如硫系化合物、硅、二氧化硅、氮化鋁等) 并通過(guò)波導(dǎo)結(jié)構(gòu) (如微諧振器、光纖和薄片) 產(chǎn)生。

表2：金剛石與其他固體布里淵增益材料的參數(shù)對(duì)比

相比于現(xiàn)有的布里淵晶體材料，金剛石具有更高的布里淵頻率（>10 GHz），因此更易獲得頻率可分辨的斯托克斯光輸出。雖然，金剛石布里淵增益系數(shù)數(shù)值低于聲光晶體TeO2(100 cm/GW，已知最高)，但遠(yuǎn)高于目前常用的波導(dǎo)和微腔所采用的布里淵材料硅 (0.24 cm/GW) 以及 CaF2(4.11 cm/GW)，且與常用的硫族化合物材料As2S3(74 cm/GW) 相當(dāng)。且金剛石能夠在抽運(yùn)功率為千瓦量級(jí)以及功率密度達(dá)到1 GW/cm2的情況下無(wú)負(fù)面非線性效應(yīng)產(chǎn)生。因此，金剛石可以作為一種潛在的新型布里淵材料，但是在SBS領(lǐng)域金剛石還是一個(gè)“新成員”。

CO2激光器

CO2激光器是工業(yè)上常用的激光器之一，在加工 通信 雷達(dá) 化學(xué)分析 外科手術(shù)等領(lǐng)域有著重要應(yīng)用隨著CO2激光器功率的提高，對(duì)輸出窗口的要求越來(lái)越苛刻，目前常用的窗口材料 ZnSe GaAs會(huì)在機(jī)械應(yīng)力以及熱應(yīng)力的作用下，發(fā)生畸變或者破碎，導(dǎo)致窗口失效 損壞。高功率輸出要求窗口必須具有高透過(guò)性 高熱導(dǎo)率 熱穩(wěn)定性以及機(jī)械強(qiáng)度等綜合性能 高質(zhì)量 CVD 金剛石抗激光( @ 10.6 μm) 損傷峰值能量高達(dá) 66 J /cm2，峰值功率可達(dá) 12.7 MW /mm2，同時(shí)金剛石在 10.6 μm 有較高的透過(guò)率 極高的熱導(dǎo)率和優(yōu)異的機(jī)械性能，這使得金剛石幾乎能完美地匹配高功率 CO2激光器對(duì)窗口材料的需求 據(jù)報(bào)道，美國(guó)通用公司將金剛石膜做成大功率激光窗片，可承受高達(dá) 200 kW 的 CO2激光輸出

04金剛石散熱——在高功率激光器中的應(yīng)用

隨著航天 通信等領(lǐng)域電子器件向著小型化 集成化和高功率化的趨勢(shì)不斷發(fā)展，急劇增加的熱通量給器件散熱帶來(lái)巨大挑戰(zhàn)，過(guò)高的溫度已經(jīng)成為電子器件壽命降低和性能失效的重要因素 電子封裝材料作為半導(dǎo)體芯片散熱的主要通道。

高功率半導(dǎo)體激光器工作時(shí)由于單顆芯片出光功率大，單位面積產(chǎn)生的熱量大，如果不做好散熱技術(shù)，很容易發(fā)生芯片死亡，性能快速下降。熱效應(yīng)影響，降低了激光器的輸出功率、電光轉(zhuǎn)換效率，甚至減少激光器使用壽命或者導(dǎo)致激光器失效等問(wèn)題已不容忽視。高功率半導(dǎo)體激光器封裝對(duì)過(guò)渡熱沉的要求主要有兩個(gè)方面，低熱阻與低熱失配。過(guò)渡熱沉熱導(dǎo)率越高越可以有效地降低激光器熱阻，同時(shí)需考慮芯片與熱沉的熱膨脹系數(shù)匹配程度，根據(jù)需求選擇合適的燒結(jié)焊料，減少熱失配，進(jìn)而提高高功率半導(dǎo)體激光器輸出特性。

圖5：金剛石散熱片

金剛石作為高功率半導(dǎo)體激光器封裝熱沉，表現(xiàn)出優(yōu)異的散熱特性：一方面將集中于器件PN結(jié)的熱量能夠均勻迅速的沿?zé)岢帘砻鏀U(kuò)散；另一方面將熱量沿?zé)岢链怪狈较蜓杆賹?dǎo)出。因此可以應(yīng)用金剛石膜制作高功率光電子元件的散熱器材料。

目前高功率半導(dǎo)體激光器普遍使用的散熱材料是氮化鋁熱沉，將其作為過(guò)渡熱沉燒結(jié)在銅熱沉上。隨著金剛石制造技術(shù)的大力發(fā)展，金剛石的成本得到降低，使得金剛石得到了廣泛的應(yīng)用。目前人造金剛石熱沉的熱導(dǎo)率最高已經(jīng)達(dá)1800W/(K·m)以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于氮化鋁和銅的熱導(dǎo)率。擁有高熱導(dǎo)率的金剛石熱沉作為過(guò)渡熱沉是有顯著優(yōu)勢(shì)的。

圖6：高功率半導(dǎo)體激光器結(jié)構(gòu)示意圖

另外，一般微通道熱沉采用的是硅作為基底材料，但是金剛石相對(duì)于硅有更高的熱導(dǎo)率，所以一些學(xué)者采用金剛石做微通道熱沉，KennethEGoodson等人采用化學(xué)氣相沉積（CVD）技術(shù)設(shè)計(jì)了金剛石微通道熱沉，并與Missaggia等人所設(shè)計(jì)的硅微通道熱沉進(jìn)行了對(duì)比。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用金剛石微通道的熱阻更低、散熱特性更好。劉剛，唐曉軍等人將金剛石擴(kuò)散片焊接到疊片無(wú)氧銅微通道熱沉的上表面，在這種設(shè)計(jì)方案下用20℃，0.5L/min的水冷，經(jīng)數(shù)值仿真計(jì)算后，得到熱阻值為0.244℃/W，熱沉表面的最高溫度為44.4℃，可滿足100W以上的發(fā)熱量設(shè)計(jì)要求。

與此同時(shí)，隨著近些年金剛石與激光晶體的鍵合技術(shù)迅速發(fā)展，有效緩解了固體激光器的熱效應(yīng)，然而該技術(shù)對(duì)金剛石的平整度和粗糙度的要求極高，給金剛石加工帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)。

05激光加工金剛石

高度創(chuàng)新的消費(fèi)類電子產(chǎn)品領(lǐng)域，脆性材料被廣泛應(yīng)用于智能設(shè)備中，例如手機(jī)，手表等。由于市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)品性能要求越來(lái)越高，意味著采用傳統(tǒng)的EP電鍍磨頭，脆性材料如鋼化工程玻璃、氧化鋯、藍(lán)寶石的加工變得更加困難，而且這些脆性材料在加工后必須提供適當(dāng)?shù)牧慵?qiáng)度。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，我們必須很好地控制表面光潔度和殘余應(yīng)力，確保這些脆性材料在未來(lái)成功而經(jīng)濟(jì)有效的加工。

激光實(shí)現(xiàn)金剛石超精密拋光

金剛石廣泛應(yīng)用于光伏發(fā)電、半導(dǎo)體、消費(fèi)電子及超硬刀具等諸多領(lǐng)域，是現(xiàn)代工業(yè)中的關(guān)鍵基礎(chǔ)材料，亦被視為21世紀(jì)最有發(fā)展前景的工程材料。

第三代半導(dǎo)體、5G通信、通訊衛(wèi)星及軍用雷達(dá)等高新技術(shù)領(lǐng)域已大量應(yīng)用金剛石襯底元器件，以滿足抗輻射、大功率、高頻率、高溫等極端工況的要求。另外，隨著陶瓷、鋁酸鹽、超級(jí)合金、金屬基復(fù)合材料和高性能聚合物等新材料的出現(xiàn)，以及對(duì)復(fù)雜形狀零件的強(qiáng)烈需求，導(dǎo)致對(duì)其加工刀具的要求越來(lái)越高。然而CVD 金剛石刀具表面粗糙度高、顆粒大，嚴(yán)重制約了在精密領(lǐng)域的應(yīng)用，降低表面粗糙度是迫切需要解決的難題。平坦化拋光技術(shù)已經(jīng)成為單晶金剛石應(yīng)用于上述領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)之一。

圖7：晶圓的激光拋光

一般來(lái)說(shuō)，人工方式生產(chǎn)出來(lái)的金剛石晶體表面粗糙，需要對(duì)其進(jìn)行平坦化加工獲得高精度、低損傷的超光滑金剛石表面(Ra

在金剛石拋光中，存在以下兩大難點(diǎn)：一方面，金剛石硬度極高，通常需要大拋光載荷才能形成材料去除，因而在拋光過(guò)程中容易產(chǎn)生劃痕、坑點(diǎn)等表面/亞表面損傷；另一方面，金剛石彈性極限與強(qiáng)度極限非常接近，當(dāng)所承受的載荷超過(guò)彈性極限時(shí)就會(huì)發(fā)生斷裂破壞，因而金剛石拋光加工時(shí)極易破碎。故實(shí)現(xiàn)金剛石高質(zhì)量、高效率的超光滑無(wú)損傷表面的加工非常困難。

當(dāng)前應(yīng)用于金剛石拋光的主要方法有機(jī)械拋光、化學(xué)機(jī)械拋光、動(dòng)態(tài)磨削拋光、熱化學(xué)拋光、等離子體刻蝕和高能束流拋光等。但要實(shí)現(xiàn)金剛石這類高硬度、脆性材料的高質(zhì)量激光加工，一個(gè)重要的因素是需要有效控制熱效應(yīng)的影響。作為一個(gè)有前途的技術(shù)和突破性的創(chuàng)新， 激光可以有效拋光工件表面的初始形貌并無(wú)視拋光表面的復(fù)雜性， 這一高自由度的靈活特性促使激光成為了表面拋光的首選手段。

激光切割、打孔等超精密加工

另外，激光具有精確的小尺度切割和鉆孔能力，激光憑借極高的峰值功率、精確的損傷閾值、極小的熱影響區(qū)、高的加工精度，以及適合于各種難加工超硬材料的特點(diǎn)，成為科研人員關(guān)注的焦點(diǎn)。

目前，激光切割主要應(yīng)用在航空航天工業(yè)和汽車制造業(yè)中，如飛機(jī)框架、飛機(jī)主旋翼、汽車車架等切割。另外，在消費(fèi)電子產(chǎn)品領(lǐng)域顯然提供了最多的證據(jù)。手機(jī)、微處理器、顯示器、內(nèi)存芯片都是極其復(fù)雜的組件，由大量的不同材料、尺寸很小、厚度極小的多層材料組成。因而需要先進(jìn)的、高精密度的加工能力，以及在經(jīng)濟(jì)上可行的大批量生產(chǎn)的能力。同步發(fā)展加工、激光技術(shù)以及新的光束傳輸技術(shù)，來(lái)滿足目前以及未來(lái)可能出現(xiàn)的挑戰(zhàn)。

微孔加工特別是深微孔加工一直是航空航天、新能源、生物醫(yī)療等高端制造領(lǐng)域中的關(guān)鍵技術(shù)。激光打孔技術(shù)具有精度高、通用性強(qiáng)、效率高、成木低和綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益顯著等優(yōu)點(diǎn)，已成為現(xiàn)代制造領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)之一，為微孔加工提供了先進(jìn)的加工手段。國(guó)內(nèi)目前比較成熟的激光打孔的應(yīng)用是在金剛石和天然金剛石拉扮模的生產(chǎn)及鐘表和儀表的寶石軸承、吃機(jī)葉片、多層印刷線路板等行業(yè)。

飛秒激光誘導(dǎo)金剛石色心

隨著金剛石微結(jié)構(gòu)的廣泛應(yīng)用，對(duì)金剛石微結(jié)構(gòu)的精細(xì)加工提出了迫切需求。金剛石由于其較高的硬度和較低的塑性，其精細(xì)微納加工一直是一個(gè)很大的技術(shù)挑戰(zhàn)。要利用金剛石進(jìn)行光子器件和探測(cè)器的制造，例如在金剛石內(nèi)部直寫石墨導(dǎo)電回路等三維微納結(jié)構(gòu)以及圖案化金剛石色心，發(fā)展一種高效可控的在其內(nèi)部制備微納米結(jié)構(gòu)的方法是必須的

圖：金剛石NV色心

傳統(tǒng)的高能射線輻照等色心制備方法很難實(shí)現(xiàn)在金剛石內(nèi)部任意位置精確誘導(dǎo)色心，限制了色心與微納光學(xué)結(jié)構(gòu)集成的空間自由度 離子注入法以唯一能實(shí)現(xiàn)指定位置亞微米級(jí)精度色心分布的方法被廣泛研究，但受電子束能量和金剛石表面損傷閾值的限制，這種方法只適合在金剛石表面和較淺層位置誘導(dǎo)色心，且后續(xù)熱處理工序會(huì)對(duì)金剛石內(nèi)微納結(jié)構(gòu)的光學(xué)性能帶來(lái)負(fù)面影響。

相對(duì)而言，飛秒激光直寫技術(shù)對(duì)材料的加工基于多光子吸收等非線性過(guò)程，可在表層無(wú)損的情況下聚焦到金剛石內(nèi)部，并突破衍射極限誘導(dǎo)產(chǎn)生高空間分辨的復(fù)雜的三維微納結(jié)構(gòu) 通過(guò)調(diào)整加工參數(shù)，采用飛秒激光可以在金剛石實(shí)現(xiàn)包含內(nèi)部和表面色心 折射率變化 微孔洞和微裂紋等多種微結(jié)構(gòu)的精準(zhǔn)誘導(dǎo)，并通過(guò)各種微結(jié)構(gòu)的組合制備多種功能性光電器件，這些結(jié)構(gòu)在單光子產(chǎn)生 光波導(dǎo) 探測(cè)等方面具有重要的應(yīng)用前景

06金剛石刀具用于激光微加工

超精密車削作為超精密加工技術(shù)的重要組成部分，在國(guó)防和尖端科技中起著重要作用。天然單晶金剛石擁有極高硬度、耐磨性好、強(qiáng)度高、極好的導(dǎo)熱性、能刃磨出鋒利的刃口等一系列優(yōu)異的性能，使其成為超精密切削中理想的、不可代替的刀具材料。

對(duì)金剛石材料，無(wú)論是 CVD、PCD 還是單晶金剛石的加工，始終影響著精密機(jī)械制造的發(fā)展。天然單晶金剛石一般是規(guī)則多面體，要將其加工成刀具一般需要研磨或者切割技術(shù)的支撐。

圖8：金剛石刀具

隨著日益增長(zhǎng)的制造需要和物理科學(xué)的推動(dòng)，材料的切割方法正朝著高效、靈活和精密的方向發(fā)展。激光由于其無(wú)接觸、加工效率高、熱影響區(qū)小、切割軌跡復(fù)雜等優(yōu)點(diǎn)，逐漸進(jìn)入人們視野。目前，激光切割技術(shù)已經(jīng)成為激光加工技術(shù)中發(fā)展最成熟、應(yīng)用最廣的一種加工工藝。激光切割技術(shù)是將具有極高功率密度的聚焦激光束與工件相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使工件材料不斷蝕除并形成切縫的切割技術(shù)。激光切割設(shè)備占激光加工設(shè)備總值的 70% 以上，廣泛應(yīng)用于汽車、船舶、橋梁、機(jī)械制造、航空航天和能源等領(lǐng)域。另外通過(guò)使用激光切割技術(shù)，可以降低刀具成本，縮短刀具制造時(shí)間，從而推動(dòng)超精密加工技術(shù)的發(fā)展。

例如，美國(guó)西密歇根大學(xué)的John Patten博士開(kāi)發(fā)了一種稱為“μ-LAM”的微激光輔助加工技術(shù)，該方法將激光與金剛石刀具結(jié)合起來(lái)，對(duì)硅半導(dǎo)體和陶瓷材料進(jìn)行加熱軟化和切削加工?！唉?LAM”加工裝置集成了一種紅外光纖激光(波長(zhǎng)范圍1000～1500nm)，汾激光束通過(guò)一個(gè)具有很高光學(xué)清晰度的單點(diǎn)金剛石刀具照射到工件上，將工件材料加熱到600℃以上，刀尖圓弧半徑為5μm～5mm的金剛石刀具通過(guò)環(huán)氧樹(shù)脂粘接(適用于毫瓦級(jí)激光功率的加工)或焊接/釬焊(適用于1瓦或更大激光功率的加工)的方式，連接到裝在鎢或硬質(zhì)合金殼體中的激光器上。

另外，人造單晶金剛石工具同樣可以應(yīng)用于激光微加孔技術(shù)中。近年來(lái)，集成電路產(chǎn)業(yè)得到了迅猛發(fā)展，也幫助了相關(guān)產(chǎn)業(yè)，特別是上游基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展。作為集成電路，大規(guī)模集成電路的關(guān)鍵材料，隨著集成電路及半導(dǎo)體器件向封裝多引線化、高集成度和小型化發(fā)展，鍵合金絲的技術(shù)指標(biāo)也越來(lái)越高，高純度、高溫、超細(xì)、超長(zhǎng)的絲材需求量迅速大大增加。人造單晶金剛石是集成電路引線模具理想的材料，研究和開(kāi)發(fā)單晶金剛石集成電路精密引線模具是全世界科技工作者的重要任務(wù)。激光微打孔技術(shù)是人造單晶金剛石集成電路引線模具加工的重要方法，采用傳統(tǒng)的激光數(shù)控打孔模型很難達(dá)到精確的孔徑。我們提出的控制工件旋轉(zhuǎn)速度和激光脈沖能量進(jìn)行激光打孔的新模型是有效的。