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超短脉冲激光每秒可钻12000个直径1微米的细孔

超短脉冲多光束激光加工过程中的热传输过程模拟

(版权所有:弗劳恩霍夫ILT,亚琛,德国)

 

对于材料加工,高重复频率的脉冲激光系统需要速度高达1000 m/s的扫描振镜,而高脉冲能量的激光系统需要新的分束和光束整形理念来分配能量。多光束概念是为了更好地利用脉冲能量而提出的一个方案,它涉及将一个激光束分裂成多个光束。在弗劳恩霍夫激光技术研究所(弗劳恩霍夫ILT),一个研究小组开发了衍射光学元件(DOEs),通过该光学元件进行激光分束从而获得大量光束,并将其应用于微纳米结构的制造,使其能够在亚微米范围内获得精确的结果。

多光束技术适用于周期性结构,要求表面光滑平整,孔间距可缩小至几微米。为了提高加工效率,弗劳恩霍夫的研究人员开发了一种衍射光学元件,通过该光学元件可以产生200多个光束,能够每秒钻12000多个孔,每个孔的出口直径小于1微米。研究人员目前的目标是在不降低钻孔质量的前提下进一步提高钻孔速度。在不久的将来,有望实现20000个孔/秒的钻速。

此外,研究人员还通过优化单孔和多光束的工艺来研究钻孔过程中的热传输特征。在激光钻孔过程中,激光功率不能超过某个最大值,这个最大值是由钻孔材料以及孔的几何形状所决定的。采用该激光钻孔技术,可以经济地制造用于选择性分离颗粒的金属表面过滤器,例如,用于多抗性细菌或微塑料的水过滤器,以及生物技术中的许多其他应用。

更多详情请访问网址:http://bit.ly/2WgEF6U

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