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皮秒激光切割機用的是什么光源

來源:博特精密發布時間:2025-04-25 11:00:38

皮秒激光切割機的光源是其核心組件,直接決定了設備的加工能力和應用范圍。根據搜索結果中的技術參數、產品說明及原理分析,皮秒激光切割機主要采用超快脈沖激光器作為光源,其類型和參數因應用場景不同而有所差異。以下是關于皮秒激光切割機光源的詳細解析:

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一、光源類型及技術特點

1. 紅外皮秒脈沖激光器


- 波長與功率:典型的紅外皮秒激光器波長為 1064nm,功率范圍覆蓋 10W至80W(如飛創FC-PMQ-6070單平臺設備采用50W光源),適用于玻璃、藍寶石等材料的切割。這種波長對玻璃的透過率高達92.1%,但通過材料的體吸收特性實現高效加工。


- 脈沖特性:脈沖寬度通常 <10皮秒(ps),脈沖頻率可調(1Hz-1000kHz),峰值功率極高,能在極短時間內集中能量,減少熱影響區,實現“冷加工”。
- 應用場景:主要用于手機蓋板玻璃、藍寶石燈條、車載玻璃等硬脆材料的精密切割,崩邊可控制在 ≤5μm。

2. 綠光皮秒激光器


- 波長與功率:部分設備(如安揚激光PicoYL?-Green-50)采用 515nm綠光波長,平均功率50W,脈沖寬度800ps,適用于透明脆性材料(如藍寶石、碳化硅)及鋰電池薄膜切割。

- 優勢:綠光波長(500-550nm)對某些材料的吸收率更高,尤其在藍寶石加工中可減少散射損耗,提升切割效率。

3. 紫外皮秒激光器


- 部分高端設備可能采用 紫外波段(如355nm),其光子能量更高,適用于超精細加工(如芯片切割),但搜索結果中未明確提及具體紫外光源型號。不過,三能激光的切割機提到使用 532nm 波長(接近綠光)的貝塞爾切割頭,顯示波長選擇需根據材料特性優化。


二、光源的核心技術參數


1. 脈沖寬度與峰值功率
皮秒激光的脈沖寬度通常為 1-10ps,比傳統納秒激光短3個數量級。極短的脈沖時間(如飛創設備的 <10ps)使能量在材料內部快速沉積,通過多光子吸收引發非線性效應,直接破壞材料晶格,而非依賴熱傳導,從而減少熱損傷。

2. 重復頻率與加工效率
重復頻率范圍廣泛(如 1Hz-2.5MHz),高重復頻率可提升切割速度。例如,安揚激光的綠光皮秒激光器支持 300kHz-2.5MHz,適用于高速連續加工。

3. 光束質量與穩定性
光束質量(M2值)是衡量激光聚焦能力的關鍵指標。優質光源的M2值 <1.2(如飛創設備),結合高精度聚焦系統(如遠心鏡頭),可實現 ≤20μm 的切割精度。

4. 冷卻與系統穩定性
皮秒激光器需配備水冷系統(如飛創、安揚激光設備),以確保長時間運行的穩定性。部分高功率光源(如50W以上)對散熱要求更高,需天然大理石基座等結構增強熱穩定性。

三、光源選擇與材料加工的適配性
1. 玻璃切割
- 紅外光源優勢:1064nm波長在玻璃中穿透性強,結合體吸收特性,通過形成微米級絲孔和裂紋擴展實現切割,崩邊可控制在 ≤10μm,適用于厚度 ≤19mm 的超白玻璃。
- 加工案例:華工激光的“光刃”系列采用皮秒激光成絲切割技術,直接切透手機攝像頭玻璃,替代傳統CNC工藝,效率提升顯著。

2. 藍寶石與陶瓷加工
- 綠光與紫外光源:藍寶石對可見光吸收率較高,515nm綠光可減少能量損耗,提升切割質量(崩邊 ≤10μm);陶瓷等非導電材料則依賴皮秒激光的冷加工特性,避免熱裂。

3. 柔性材料與薄膜加工
- 低功率光源:對于PET薄膜、FPC等柔性材料,低功率(如10W)皮秒激光通過精確控制脈沖能量,實現無熱損傷切割,應用于太陽能電池去膜、精密電路板加工。

四、技術發展趨勢
1. 國產化與自主光源
國內企業(如博特精密)已實現 80%以上激光器自產,逐步突破高功率、窄脈寬技術瓶頸,降低對進口光源的依賴。

2. 智能化與模塊化設計
新一代光源集成 PSO(脈沖同步輸出)功能 和 自動化控制接口,支持與CCD視覺系統聯動,實現動態聚焦和實時糾偏,提升復雜圖案的加工效率。

3. 多波長復合加工
未來設備可能結合紅外、綠光、紫外多波段光源,通過波長切換適應不同材料,如紫外用于超精細開孔,紅外用于厚板切割。

總結:

皮秒激光切割機的光源以 超快脈沖激光器 為核心,通過波長、功率、脈沖寬度等參數的優化組合,滿足不同材料的加工需求。紅外(1064nm)和綠光(515-532nm)是目前主流選擇,紫外光源則在特定高端領域逐步滲透。隨著國產技術的突破與智能化升級,皮秒激光光源將在精密制造中發揮更關鍵的作用,推動玻璃、半導體、新能源等行業的創新發展。

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