无损冷切割2013呈现超短脉冲激光趋势分析

　　【编者按】无损冷切割：LASER World of PHOTONICS 2013呈现超短脉冲激光等未来趋势。

　　超高能、超短脉冲——这两者的结合让超短脉冲激光近几年为生产和医疗带来了全新应用方向。世界领先激光、光电展LASER World of PHOTONICS将于2013年5月13-16日在慕尼黑展览中心举行，期间将展示在激光脉冲时间缩短，功率提升之后带来的各种可能应用。同期（5月12-16日），观众将有机会参加在临近的慕尼黑国际会议中心举行的光学技术大会，通过6大会议，2500多场精彩演讲，了解最新技术发展。

　　自出现以来，激光就一直是用户们的宠儿：它非常精确，使用高度集中的能量，尤其适合各种极为复杂的任务。但是它也有问题：温度可以严重损坏甚至毁掉材料和人体组织，从而使其应用大大受限——但超短脉冲激光的出现改变了这一切。它能够发出皮秒级别以下的脉冲，能够在过热前切入或去除材料。

　　“市场上的产品，尤其是那些皮秒级别的，现在已经可以用于工业生产，而且在日以继夜地使用中，”TRUMPF微工艺应用高级经理Christof Siebert说。他在大会期间将主持“短脉冲激光系统的最新应用”研讨会。该会议在C2大厅会议室举行，时间是5月13日（14:00 – 16:00）。

　　超短脉冲激光的不断发展是“激光系统和生产工程”展区（C1和C2馆）的重点展出内容，同时在光学技术大会“生产中的激光2013”会议上也将对这一技术做深入探讨。

　　越来越短的脉冲，不断提高的功率

　　Siebert说道，“目前的普遍趋势是提高平均功率来优化生产力和效率。第二则是更短的脉冲以适应更多的敏感性材料，从而扩大工业应用范围。”

　　对Fraunhofer激光研究所材料清除与焊接部部长Arnold Gillner博士而言，技术主要是向500W平均功率发展。“在Fraunhofer，我们已经推出了1KW飞秒激光的原型机，”Gillner补充说。他将和Siebert一起主持超短脉冲激光相关的会议。“对科学家来说，主要的问题是如何将更高功率的超短脉冲激光用于工件处理，以达到更高的烧蚀质量。”Fraunhofer研究所将在展会上介绍两种满足上述条件的办法：光束偏转速度超过300m/s的超快速扫描系统，和能使加工并行的多光束光学系统。

　　除可行性外，成本也无庸置疑是最近技术发展的重要一环。例如，Jenoptik公司一位专家就指出，它们的目标是使用更高能的激光，从而提高生产率，以抵消飞秒激光投资带来的成本。就性能稳定性而言，飞秒激光现在已经能够“24小时/7天全时完美运行”。此外Jenoptik还将自己的D2盘形激光器系统的激光脉冲频率提高到了500 kHz 以上，并将输出功率提高了25%。Jenoptik 还开发了一系列的新型透镜使其高能激光全石英透镜组得到完善。

　　无劈裂分离组成材料

　　超短脉冲激光界的领头羊IMRA公司副总裁Gyu C. Cho说，超短脉冲激光最适合的领域是透明材料和极硬/脆材料的处理。Cho博士从该技术中看到了全新的可能性。过去使用传统激光分离可能带来烧毁或边缘劈裂 ，而IMRA所生产的飞秒激光器一般具有20W的平均功率和50微焦耳的脉冲功率，杜绝了这种现象。Cho博士说，最早受益于超短脉冲激光的行业包括显示器生产和半导体及微电子行业。

　　超短激光脉冲毫无疑问可以用于各种玻璃或易碎材料。现在在智能手机上广泛使用的更薄、更硬的玻璃就是一个例子：“像TruMicro Series 5000这样的皮秒激光器就很适合切割玻璃板。该技术能够避免金刚石或持续或长脉冲激光切割时带来的微小裂痕”，Trumpf 公司专家Christof Siebert解释说。

　　超短脉冲激光医疗应用兴起

　　该技术也给医药和医疗结束带来了极大好处。其中最重要的是“在屈光性白内障手术中使用该技术，”相干公司营销总监Matthias Schulze博士说。这种应用在过去一到两年已经成为医疗激光方面发展最快的技术。它能保证在“更换眼内透镜后视力提升更高。”Schulze说。例如，使用该技术就可以更精确的切割以纠正散光，从而使得眼内透镜能完美贴合。他预计在未来：“微型激光器将让我们能够用上更小的手术台，而更高的激光脉冲率则能进一步缩短手术时间。”

　　用户往往对技术的益处所知甚少

　　在MIKROLAS创新论坛上，来自Munster的咨询公司LOTSE在其为Rostock焊接研究所所做的调查报告中说明，生产商和用户通过展会交换意见和信息相当重要。他们的调查发现：超短脉冲激光主要是在在实验室和技术开发部门出现。目前，“唯一值得一提的应用是皮秒水平的，”LOTSE董事总经理Josef Gochermann博士说。其主要原因就在于缺乏了解：“超短脉冲激光的潜在用户对该技术的可能性以及自己能够从中得到的益处还知之甚少。”Gochermann解释说。

　　LASER World of PHONTONICS慕尼黑国际应用激光、光电技术博览会暨光学技术大会将全面展现超短脉冲激光最新发展和潜在用途，用户可充分利用该机会了解相关信息。

  
  
 
 用户无需了解超短脉冲激光内部
的复杂性——设置方便，安装
简单的模块能解决所有问题。
图：Trumpf

  超短脉冲激光优势之一：切割手
机屏幕等极硬的玻璃制品。同
时，作用于材料的机械负载
也极为微小。
图：Trumpf

  图中的超短脉冲激光也用于
眼科手术中。它们能保证病
人在术后视力更好。
图：COHERENT
 

 图：IMRA 
图中所示的超短脉冲光纤激光脉冲更短、功率更强，
能更轻柔地处理材料，性价比更高。

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