激光微制造系統(tǒng) 激光系統(tǒng)

   激光切割機(jī)加工過(guò)程中，有著兩種制造系統(tǒng)。這種非熱材料去除機(jī)制的一個(gè)重要特征就是，因?yàn)樵诳涛g過(guò)的基材中存在zui小的能量沉積，所以基材的溫度增加也是zui小的。通過(guò)測(cè)量發(fā)現(xiàn)，用傳統(tǒng)的納秒脈沖激光切割機(jī)中激光輻照見(jiàn)方的牙齒切片，切片的整體溫度上升了40℃以上。而對(duì)于飛秒脈沖激光，溫度上升不到2℃.這在實(shí)際的牙科應(yīng)用中是很重要的。我們知道，牙齦神經(jīng)的溫度一旦超過(guò)正常體溫5℃以上時(shí)就會(huì)造成*性損害。因此，采用納秒激光系統(tǒng)時(shí)就得對(duì)牙齒進(jìn)行冷卻；而采用co2激光系統(tǒng)就不需要了。在任何情況下，若將激光切割機(jī)中激光的能量通量都調(diào)節(jié)至每次脈沖能去除材料約深時(shí)，對(duì)于納秒脈沖其能量通量要求達(dá)到；而對(duì)于飛秒脈沖則只需.

    總結(jié)出目前激光微制造系統(tǒng)包括兩大類的加工方式，一是掩?？s小投影方式，二是直寫(xiě)方式。    激光切割機(jī)加工效果赫然，下面分析在熔融石英材料上面的效果，給出的是單發(fā)脈沖加工熔融石英表面的一個(gè)例子。實(shí)驗(yàn)中，為了證明在超短脈沖激光切割機(jī)加工的時(shí)間里材料本身的去除閾值，所用脈沖的激光強(qiáng)度可任意調(diào)節(jié)。就是說(shuō)，只要激光切割機(jī)中激光的強(qiáng)度在這個(gè)閾值強(qiáng)度之上，材料就能被去除。將脈沖寬度調(diào)節(jié)到1ns，而其他的條件保持不變，此時(shí)，熔融石英表面被打碎。利用超短脈沖加工的非線性閾值特性，再通過(guò)激光束強(qiáng)度的空間整形，能實(shí)現(xiàn)一定形狀要求的切割和打孔，比如，高深寬比的孔已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)。實(shí)際上，深寬比和有形孔的生成還受宏觀介電材料波導(dǎo)特性的附加因子的支配，這已超出本書(shū)的范圍。

    超短脈沖激光切割機(jī)激光在加工過(guò)程中單脈沖的能量沉積量很低，為彌補(bǔ)這一缺陷，人們采用高重復(fù)頻率的激光，而且還不必對(duì)被加工材料部分進(jìn)行外部冷卻。雖然每次脈沖只能去除一個(gè)極小的深度但脈沖的高重復(fù)頻率能*地提高去除率。例如，對(duì)于激光切割機(jī)中激光強(qiáng)度超過(guò)損傷閾值、重復(fù)頻率為強(qiáng)度為的脈沖激光入射到熔融石英時(shí)，其溫度（a）和壓力（b）隨時(shí)間變化的計(jì)算結(jié)果?？梢?jiàn)峰值發(fā)生在lps處lkHz的脈沖，每秒鐘的去除深度可超過(guò)在下一個(gè)脈沖到達(dá)之前，膨脹的等離子體內(nèi)獲得的高溫能夠保證蒸發(fā)物質(zhì)*從加工面附近消除。例如，蒸氣即使以這么低的速度膨脹，在后（lkHz重復(fù)頻率）的下一個(gè)脈沖到來(lái)之前，已遠(yuǎn)離加工表面左右。如采用傳統(tǒng)的納秒或微秒激光，在脈沖期間蒸氣仍要產(chǎn)生。對(duì)于納秒激光，因?yàn)槿肷涔鈺?huì)被蒸氣等羽輝物質(zhì)散射和吸收，所以光與固體表面的耦合會(huì)減弱。