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玻璃基板切割新工艺:飞秒激光实现不同材料加工

更新时间  2022-12-10 04:29 阅读
本文摘要:成丝切割成是一个比较较新的工艺,用于了非同脉冲(USP)激光器切割成各种各样的玻璃基板,还包括用作智能手机显示器的软性硼硅酸盐以及钢化玻璃等。成丝切割成的优势在于需要产生倾斜的形状和切口,切割成速度高达2000毫米/秒,以及出色的无形变边缘质量,需要后期处置等。由探讨的USP激光器产生的高峰值强度光束,因非线性光学克尔效应而产生的自聚焦,不会更进一步提高功率密度,直到在某一阈值处产生低密度等离子体。 该等离子体减少了光束路径中心的材料折射率,并促成光束散焦。

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成丝切割成是一个比较较新的工艺,用于了非同脉冲(USP)激光器切割成各种各样的玻璃基板,还包括用作智能手机显示器的软性硼硅酸盐以及钢化玻璃等。成丝切割成的优势在于需要产生倾斜的形状和切口,切割成速度高达2000毫米/秒,以及出色的无形变边缘质量,需要后期处置等。由探讨的USP激光器产生的高峰值强度光束,因非线性光学克尔效应而产生的自聚焦,不会更进一步提高功率密度,直到在某一阈值处产生低密度等离子体。

该等离子体减少了光束路径中心的材料折射率,并促成光束散焦。如果将光束探讨光学器件展开必要的配备,则可以周期性地反复该探讨/散焦效应,并且能构成平稳的细丝,这种细丝能通过光学半透明材料伸延多达几毫米的深度。

通过加工件相对于激光束的比较移动来使这些激光产生的细丝彼此附近,就能构建倒数切割成。典型的细丝直径在0.5到1微米的范围内,可实现十分高精度的切割成。这种切割成技术的所有商业版本,例如相干性-罗芬公司的SmartCleave都曾用于了皮秒激光器。

当前有几家显示器制造商普遍用于这些系统,因为这种系统需要有效地切割成厚度约10毫米的玻璃。但是,在某些应用于中的一个缺点就是这些皮秒激光器系统并不是材料中性的。切割成玻璃上的聚酰亚胺和金属等混合层基底一般来说必须额外的激光工艺来切割成具备所须要高质量边缘的非玻璃层。

飞秒激光器具备比皮秒激光器低得多的峰值功率与平均功率比,并且需要通过传统切割成(即,通过材料冷却展开切割成)构建对完全任何材料的加工。然而,与皮秒激光器比起,飞秒激光器因其更高的成本和更加较低的功率而仍未用作成丝切割成应用于。但是,行业对多层基板切割成的市场需求早已促成激光制造商研发能获取较高平均功率、且极具成本效益的飞秒激光器。

因此,研发人员利用掺入镱光纤而不是传统的钛:蓝宝石作为增益介质构建了上述目的。相干性公司研发的工业级Monaco飞秒激光器,就能获取高达60W的平均功率。

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而且,它的脉冲宽度可以构建从350fs到10ps的调整,从而可以针对有所不同的成丝条件以及其他材料切割成和纹理工艺展开输出功率的优化。在相干性公司的应用于实验室中,用于了这种激光器展开玻璃成丝的测试。Monaco飞秒激光器可以通过用于所谓的“脑溢血模式”来切割成厚度约几毫米的玻璃,其中激光输入被分为一系列较慢愈演愈烈。

单个脉冲之间的一段时间间隔(20ns)产生与整个脉冲能量而不是单个脉冲能量成比例的材料相互作用。最重要的是,他们早已证明,通过精心的工艺优化,具备两种或更加多种不同材料的分层基材可以构建一次几乎切割成,同时还具备出色的边缘质量。在下面右图的例子中,通过原子力显微镜测量的边视图结果显示,0.5毫米薄玻璃上的20微米聚酰亚胺用平均功率为40瓦、脉冲宽度为~350fs的飞秒激光切割成,产生的表面粗糙度大于350纳米。

美国相干性公司产品营销总监MichaelLaha回应:“对于那些用于我们皮秒激光器的平板显示器(FPDS)和智能设备厂商而言,SmartCleave早已沦为一个很热门的工艺。但是,制造商拒绝将这种技术扩展到混合层基板,而不必须额外的操作步骤。

持续的工作早已证明我们能符合这种市场需求:即与市面现有皮秒激光器享有类似于每瓦特成本的飞秒激光器。


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