小于100μm厚度微米尺度結(jié)構(gòu)的薄金屬箔的用于遮屏、電接觸條、醫(yī)療設(shè)備和其他用途。這種結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)過程要求引起最小的機(jī)械和熱應(yīng)力的結(jié)構(gòu)，同時(shí)提供經(jīng)濟(jì)上的可行性。
激光微切削是一種非接觸式，節(jié)約成本的方法，如果激光熱積累和輔助氣體可以控制。為了經(jīng)濟(jì)效率，執(zhí)行過程無(wú)毛刺或碎片是必要的，能夠節(jié)省后續(xù)處理成本。
飛秒激光加工
上述流程需要在飛秒激光脈沖寬度范圍內(nèi)。飛秒脈沖加工新品質(zhì)，源于非熱能的消融效果。在飛秒的時(shí)間寬度內(nèi)，材料融化過程類似于化學(xué)鍵的斷裂，但沒有融化。因?yàn)闊崃看┩干疃龋車娜诨瘏^(qū)域幾乎沒有影響，這取決于脈沖持續(xù)時(shí)間低于10納秒。由此得到優(yōu)良的加工表面，獲得良好的無(wú)毛刺切邊。
關(guān)于熱積累，燒蝕閾值影響必須考慮。由于材料特性值，并不是所有的激光脈沖能量都導(dǎo)致融化。光束焦點(diǎn)的周圍區(qū)域和更深的材料層中，熱影響沒有達(dá)到閾值，導(dǎo)致剩余熱量輸入。由于閾值影響與脈沖寬度的平方根線性相關(guān)，飛秒脈沖熱量輸入遠(yuǎn)低于長(zhǎng)脈沖或連續(xù)激光。通過調(diào)整光束偏差的策略，就算是高脈沖以十萬(wàn)赫茲的頻率也可以保證區(qū)域內(nèi)熱量積累處于低水平，促進(jìn)熱敏感材料的處理。
此外，在飛秒范圍內(nèi)的非熱能融化只需要低氣壓的輔助氣體，所以氣體流動(dòng)不會(huì)改變細(xì)微結(jié)構(gòu)。
切割實(shí)驗(yàn)結(jié)果
20至40μm厚度的銅片與鈦片被用來(lái)證明切割20到100μm寬、長(zhǎng)1至2厘米的縫。測(cè)試是用實(shí)驗(yàn)室中的10W的飛秒激光器(德國(guó)業(yè)納的JenLas femto 10)加工，加上一個(gè)電流計(jì)掃描儀。當(dāng)選定的部件是工業(yè)用料時(shí)，結(jié)果可以直接轉(zhuǎn)移到工業(yè)應(yīng)用結(jié)果。在單模和多模下直線切割，找到最佳燒融條件。切割質(zhì)量取決于邊緣的銳度或熱變形。
飛秒激光的需求
光束質(zhì)量是決定了良好的焦點(diǎn)和切割高精度。像JenLas femto 10的薄片型激光器的光束質(zhì)量接近理論極限。薄磁盤良好的制冷和熱控制，成就了高質(zhì)量光束。薄片型激光器也無(wú)需擔(dān)心工件的反射。
在切割質(zhì)量不變的前提下，切割速度可通過脈沖重復(fù)率和脈沖能量提升。可調(diào)激光脈沖重復(fù)率的10W激光器用于提供程序。例如，50μJ脈沖能量在200khz，能夠確保足夠的能量用分光鏡平行切割。
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