窄脈寬、短波長紫外二極管泵浦固體激光器(solid laser)（DPSS）的最新進(jìn)展促進(jìn)了工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的發(fā)展。過去，DPSS激光器比較適用于科研而不適于工業(yè)生產(chǎn)。隨著 DPSS激光器的進(jìn)展，現(xiàn)已開辟出很多可能的應(yīng)用，包括紅外、脈沖連續(xù)波以及Q開關(guān)產(chǎn)生具有多脈沖寬度的脈沖光波。與其他種類的激光器相比，DPSS激光 器在調(diào)控脈沖形狀、重復(fù)頻率和光束質(zhì)量等方面具有較大的靈活性，其生成的諧波允許用戶獲得適于多種材料加工的較短波長的光束。

激 光器的選擇不僅與應(yīng)用有關(guān)，而且與激光束的特性直接相關(guān)。例如，用于大面積圖形加工的準(zhǔn)分子激光器能發(fā)出具有較低脈沖重復(fù)頻率（一般低于1kHz）的較粗 光束。準(zhǔn)分子能產(chǎn)生具有中等脈沖重復(fù)頻率的高脈沖能量的激光束。目前所使用的基于Nd∶YVO4的DPSS激光器能產(chǎn)生大約1?滋m波長的紅外光束，利用 諧波振蕩器進(jìn)行二倍頻（輸出綠光）、三倍頻（輸出近紫外光）或者四倍頻（輸出深紫外光）。

1光子的成本費(fèi)用

利 用紫外DPSS激光器產(chǎn)生光子的成本費(fèi)用要高于用準(zhǔn)分子激光器產(chǎn)生光子的費(fèi)用，但相比之下，紫外DPSS激光器具有加工處理速度快、靈活性大、光束利用效 率高和生產(chǎn)率高等優(yōu)點(diǎn)。在許多應(yīng)用中，如芯片劃割或打細(xì)孔等，這些優(yōu)點(diǎn)足以彌補(bǔ)差額費(fèi)用；而準(zhǔn)分子激光器在退火中的泛光束曝光和用近場掩模成像的大面積圖 形加工處理（在這里掩模具有勻化光束的作用）中仍占優(yōu)勢。

一 個(gè)100W的準(zhǔn)分子激光器能輸出大約60W的有效運(yùn)轉(zhuǎn)功率。100W激光器的平均售價(jià)大約為14萬美元，每瓦的輸出功率成本費(fèi)用約為2300美元。相比之 下，一個(gè)輸出功率為2W的266nm的DPSS激光器系統(tǒng)的價(jià)格為13萬美元，每瓦的成本實(shí)際上為65000美元。因此，準(zhǔn)分子激光器產(chǎn)生光子的成本費(fèi)用 遠(yuǎn)低于紫外光子的成本費(fèi)用。若用光子泛光照射以去除芯片上的大量材料，準(zhǔn)分子激光器系統(tǒng)的性價(jià)比無疑是最合適的；但若是把同樣的芯片切割成小塊，用紫外光 子則能使加工成本降低3倍，因?yàn)槔米贤夤庾幽馨亚懈罹€寬從準(zhǔn)分子激光束的15?滋m縮小至5?滋m。

如 果準(zhǔn)分子激光器不使用昂貴的光學(xué)系統(tǒng)，則不能聚焦成5?滋m小的光斑，而DPSS激光器使用較便宜的光學(xué)系統(tǒng)就能聚焦成5?滋m的光斑。實(shí)際上，2W的 DPSS激光器相當(dāng)于6W的準(zhǔn)分子激光器。如果6W準(zhǔn)分子激光器是60W激光器系統(tǒng)使用其10%的時(shí)間來獲得的，那么在這種應(yīng)用中，DPSS激光器具有較 高的性價(jià)比。

在20世紀(jì)90年代中期，人們開始用準(zhǔn)分子激光器切割藍(lán)光發(fā)光二極管的芯片和宇宙飛船組件上的藍(lán)寶石芯片。1998~1999年，利用準(zhǔn)分子激光器系統(tǒng)中25%的激光束每小時(shí)能生產(chǎn)3個(gè)芯片，使用復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)對光束進(jìn)行幾何分光、最優(yōu)化，然后將光束重新聚焦到芯片上。

JPSA激光公司現(xiàn)已成功研制出一種性能可靠的266nm短脈沖DPSS激光器，通常使用355nm和266nm這兩種波長。采用這種激光器可提高芯片的加工產(chǎn)量，每小時(shí)能加工8~10塊芯片。

當(dāng)為某一種應(yīng)用優(yōu)化設(shè)計(jì)DPSS激光器時(shí)，一個(gè)可以聚焦得相當(dāng)好的光束允許用戶把很多光能集中到一個(gè)很小的光斑內(nèi)。這種優(yōu)化設(shè)計(jì)的激光器可進(jìn)行多種加工任務(wù)，例如機(jī)械加工凹槽和比較深的孔。與難以聚焦成小光斑的較低亮度的激光束相比，DPSS激光器只須較少的光功率。

在 芯片刻劃或硬質(zhì)材料刻劃及切割中，DPSS激光器能在一個(gè)很小的面積內(nèi)有效地穿透材料，一般利用成像物鏡把光束聚焦成一點(diǎn)，用焦點(diǎn)處的光斑進(jìn)行加工，而準(zhǔn) 分子激光器是利用成像物鏡把光束成像為一個(gè)圖案。實(shí)際上，用戶是用DPSS激光器的光斑直寫圖形，因而具有較大的靈活性，例如控制光斑移動(dòng)寫入圖形的輪廓 形狀及畫圓形拐角等；而用準(zhǔn)分子激光器進(jìn)行加工時(shí)，光束聚焦呈一線狀光束，在一個(gè)方向上進(jìn)行刻劃，故刻劃出的圖形靈活性較差。

2優(yōu)先選用較短脈沖

利 用DPSS激光器可加工陶瓷、藍(lán)寶石、所有Ⅱ~Ⅵ族材料、氮化鎵、砷化鎵、磷化銦、磷化鎵和聚合物等材料。在加工時(shí)應(yīng)避免使零件受熱，因?yàn)樵诟咧貜?fù)頻率情 況下，輻射到零件表面的功率密度很高，故導(dǎo)致溫度快速升高。目前已有幾種技術(shù)能夠在快速加工的同時(shí)保持熱不侵入到被加工的零件。

功 率密度和能量密度在加工中非常重要。功率密度的基本物理意義是：每秒鐘到達(dá)零件表面上的脈沖數(shù)量；而能量密度是光束聚焦密度的函數(shù)。即使采用紫外激光器， 加工熱過載現(xiàn)象仍會(huì)發(fā)生。短脈沖DPSS激光器在材料加工處理中產(chǎn)生熱影響區(qū)較小，同時(shí)具有靈活的加工控制。脈沖數(shù)決定切割深度，短脈沖激光的高亮度（能 量密度）為快速加工處理提供很多優(yōu)越性。

短脈沖紫外DPSS激光器利用多光子吸收過程進(jìn)行加工。如果能在較短時(shí)間周期內(nèi)產(chǎn)生更多的光子，其能量便會(huì)增加并同時(shí)去除加工材料。使用的激光器為5~15ns，而大多數(shù)商品DPSS激光器在20~100ns范圍內(nèi)?？茖W(xué)家們目前正研究皮秒和飛秒脈沖激光器系統(tǒng)。

DPSS 激光器技術(shù)和加工能力的最新進(jìn)展及其在魯棒性和可靠性方面的提高使其在工業(yè)加工領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。然而，目前幾乎所有燈泵浦固體激光器(solid laser)都存在改變重復(fù)頻 率和晶體材料變熱的問題，這說明光束質(zhì)量是動(dòng)態(tài)變化的。較新型的固體激光器(solid laser)采用激光二極管的單色光束泵浦，因而散發(fā)到激光棒里的熱量比較少，用戶能得到一 個(gè)更好的聚焦光束。這些新型激光器有很高的可靠性，使用壽命在7500~10000h以上。與準(zhǔn)分子激光器相比，這些激光器具有非常高的可靠性，這一點(diǎn)尤 為重要。準(zhǔn)分子激光器需要較多的維修服務(wù)，每運(yùn)行100h后，需清潔光學(xué)系統(tǒng)和更換氣體等。

當(dāng) 購買工業(yè)等級(jí)的266nmDPSS激光器時(shí)，要對其進(jìn)行全面測試，使所要購進(jìn)的激光器能滿足您所期望的要求。激光器必須安放在工業(yè)環(huán)境使用的堅(jiān)固封裝機(jī)殼 內(nèi)，這樣易于集成、使用壽命長、維護(hù)保養(yǎng)簡單和加工精度高等，且不需要更換燈、清潔晶體、更換光學(xué)系統(tǒng)和窗口零件或者更換氣體等。