আল্ট্রাফাস্ট লেজার কি?
সংজ্ঞা
Ultrafast laser is a type of ultra-intense ultra-short pulsed laser with pulse width less than or within the pico2nd level (10-12s), which is defined based on the energy output waveform. This definition is related to "ultrafast phenomena". Ultrafast phenomenon refers to a phenomenon that occurs in a physical, chemical or biological process that changes rapidly in the microscopic system of matter. In the atomic and molecular system, the time scale of the motion of atoms and molecules is on the order of picoseconds to femtoseconds. For example, the period of molecular rotation is on the order of picoseconds, and the period of vibration is on the order of femtoseconds. When the laser pulse width reaches the level of pico2nd or femtosecond, it can largely avoid the influence on the overall thermal motion of molecules (the thermal motion of molecules is the microscopic essence of the temperature of matter), and the material is generated on the time scale of molecular vibration. Influence, so that while achieving the purpose of processing, the thermal effect is greatly reduced.
প্রকারভেদ
There are many classification methods for lasers, among which there are 4 most commonly used classification methods, including classification by working substance, classification by energy output waveform (working mode), classification by output wavelength (color), and classification by power.
তাদের মধ্যে, শক্তির আউটপুট তরঙ্গরূপ অনুসারে, লেজারগুলিকে অবিচ্ছিন্ন লেজার, স্পন্দিত লেজার এবং আধা-অবিচ্ছিন্ন লেজারে ভাগ করা যায়:
ক্রমাগত লেজার
এটি এমন একটি লেজার যা ক্রমাগত কাজের সময়কালে স্থিতিশীল শক্তি তরঙ্গ গঠন করে। এটি উচ্চ শক্তি দ্বারা চিহ্নিত করা হয় এবং ধাতু প্লেটের মতো বড় আয়তন এবং উচ্চ গলনাঙ্ক সহ উপকরণগুলি প্রক্রিয়া করতে পারে।
স্পন্দিত লেজার
It outputs energy in the form of pulses. According to the pulse width, it can be further divided into milli2nd lasers, micro2nd lasers, nano2nd shutdown devices, pico2nd lasers, femto2nd lasers, and atto2nd lasers; for example, if a pulse laser The pulse width of the output laser is between 1-1000ns, which we call nano2nd lasers, and so on. We call pico2nd lasers, femto2nd lasers, atto2nd lasers, and ultrafast lasers. The power of the pulsed laser is much lower than that of the continuous laser, but the processing accuracy is higher than that of the continuous laser, and in general, the narrower the pulse width, the higher the processing accuracy.
কোয়াসি-সিডব্লিউ লেজার
এটি একটি নির্দিষ্ট সময়ের মধ্যে তুলনামূলকভাবে উচ্চ-শক্তির লেজার বারবার আউটপুট করতে পারে এবং এটি তত্ত্বগতভাবে একটি পালস লেজারও।
The energy output waveforms of the above 3 lasers can also be described by the parameter "duty cycle". For a laser, the duty cycle can be interpreted as the ratio of the time of laser energy output relative to the total time within a pulse cycle.
CW লেজার ডিউটি সাইকেল (=1) > কোয়াসি-সিডব্লিউ লেজার ডিউটি সাইকেল > পালসড লেজার ডিউটি সাইকেল। সাধারণত, স্পন্দিত লেজারের পালস প্রস্থ যত কম হবে, ডিউটি চক্র তত কম হবে।
উপাদান প্রক্রিয়াকরণের ক্ষেত্রে, স্পন্দিত লেজারগুলি প্রাথমিকভাবে ক্রমাগত লেজারগুলির একটি ক্রান্তিকালীন পণ্য ছিল। এর কারণ হল মূল উপাদানগুলির ভারবহন ক্ষমতা এবং প্রাথমিক পর্যায়ে প্রযুক্তির স্তরের মতো কারণগুলির প্রভাবের কারণে অবিচ্ছিন্ন লেজারগুলির আউটপুট শক্তি খুব বেশি হতে পারে না এবং উপাদানটিকে গলনাঙ্কে উত্তপ্ত করা যায় না। উপরের প্রক্রিয়াকরণের উদ্দেশ্য অর্জন করে। যদি লেজারের আউটপুট শক্তিকে একটি একক পালসে কেন্দ্রীভূত করার জন্য নির্দিষ্ট প্রযুক্তিগত উপায় ব্যবহার করা হয়, যাতে লেজারের মোট শক্তি পরিবর্তন না হলেও, পালসের সময় তাত্ক্ষণিক শক্তি ব্যাপকভাবে বৃদ্ধি পায়, যা প্রয়োজনীয়তা পূরণ করে উপাদান প্রক্রিয়াকরণ। পরবর্তীতে, ক্রমাগত লেজার প্রযুক্তি ধীরে ধীরে পরিপক্ক হয়, এবং এটি পাওয়া যায় যে স্পন্দিত লেজারের সঠিক প্রক্রিয়াকরণে একটি দুর্দান্ত সুবিধা রয়েছে। এর কারণ হল পদার্থের উপর স্পন্দিত লেজারের তাপীয় প্রভাব ছোট, এবং লেজারের পালস প্রস্থ যত সংকুচিত হবে, তাপীয় প্রভাব তত কম হবে এবং প্রক্রিয়াজাত উপাদানের প্রান্তটি মসৃণ হবে, সংশ্লিষ্ট যন্ত্রের নির্ভুলতা বেশি হবে।
উপাদান
2 core demands of ultrafast lasers: high stability ultrashort pulse and high pulse energy. Generally, ultrashort pulses can be obtained by using mode-locking technology, and high pulse energy can be obtained by using CPA amplification technology. The core components involved include oscillators, stretchers, amplifiers, and compressors. Among them, the oscillator and amplifier technology are the most difficult, and they are also the core technology of an ultrafast laser manufacturing company.
অসিলেটর
অসিলেটরে, মোড-লকিং কৌশল ব্যবহার করে আল্ট্রাফাস্ট লেজারের ডাল পাওয়া যায়।
স্ট্রেচার
The stretcher stretches the femto2nd seed pulses apart in time by different wavelengths.
পরিবর্ধক
এই প্রসারিত নাড়িকে সম্পূর্ণরূপে শক্তি জোগাতে একটি চির্পড এমপ্লিফায়ার ব্যবহার করা হয়।
সংকোচকারী
The compressor brings together the amplified spectra of different components and restores them to the femto2nd width, thus forming femto2nd laser pulses with extremely high instantaneous power.
অ্যাপ্লিকেশন
Compared with nano2nd and milli2nd lasers, although the overall power of ultrafast lasers is lower, because it directly acts on the time scale of material molecular vibrations, it realizes "cold processing" in the true sense, so the processing accuracy is greatly improved.
বিভিন্ন বৈশিষ্ট্যের কারণে, উচ্চ-শক্তির অবিচ্ছিন্ন লেজার, নন-আল্ট্রাফাস্ট স্পন্দিত লেজার এবং আল্ট্রাফাস্ট লেজারগুলির ডাউনস্ট্রিম প্রয়োগের ক্ষেত্রে বড় পার্থক্য রয়েছে:
কাটিং, সিন্টারিং, ঢালাই, সারফেস ক্ল্যাডিং, ড্রিলিং, 3D ধাতু উপকরণ মুদ্রণ.
অ-আলট্রাফাস্ট স্পন্দিত লেজারগুলি অ ধাতব পদার্থের চিহ্নিতকরণ, সিলিকন উপকরণগুলির প্রক্রিয়াকরণের জন্য ব্যবহৃত হয়, নির্ভুল খোদাই ধাতু পৃষ্ঠতলের, ধাতব পৃষ্ঠতল পরিষ্কার করা, ধাতুর নির্ভুল ঢালাই, ধাতুর micromachining.
আল্ট্রাফাস্ট লেজারগুলি কাচ, পিইটি এবং নীলকান্তমণি এবং শক্ত এবং ভঙ্গুর পদার্থের মতো স্বচ্ছ উপকরণগুলি কাটা এবং ঢালাই করার জন্য ব্যবহৃত হয়, নির্ভুলতা চিহ্নিতকরণ, চক্ষু সার্জারি, মাইক্রোস্কোপিক প্যাসিভেশন এবং উপকরণের এচিং।
ব্যবহারের দৃষ্টিকোণ থেকে, উচ্চ-শক্তি CW লেজার এবং আল্ট্রাফাস্ট লেজারগুলির প্রায় কোনও পারস্পরিক প্রতিস্থাপন সম্পর্ক নেই। তারা কুড়াল এবং চিমটার মত, এবং তাদের আকার তাদের নিজস্ব সুবিধা এবং অসুবিধা আছে. নন-আল্ট্রাফাস্ট স্পন্দিত লেজারগুলির ডাউনস্ট্রিম অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে অবিচ্ছিন্ন লেজার এবং আল্ট্রাফাস্ট লেজারগুলির সাথে কিছুটা ওভারল্যাপ রয়েছে। প্রকৃত ফলাফল থেকে, একই প্রয়োগের অধীনে, এর শক্তি অবিচ্ছিন্ন লেজারের মতো ভাল নয় এবং এর নির্ভুলতা আল্ট্রাফাস্ট লেজারের মতো ভাল নয়। আরো বিশিষ্ট হয় খরচ কর্মক্ষমতা.
Especially the nano2nd ultraviolet laser, although its pulse width does not reach the pico2nd level, but the processing accuracy is greatly improved compared with other color nano2nd lasers, it has been widely used in the processing and manufacturing of 3C products. In the future, as the cost of ultrafast lasers decreases, it may occupy the nano2nd ultraviolet market.
আল্ট্রাফাস্ট লেজারগুলি প্রকৃত অর্থে ঠান্ডা প্রক্রিয়াকরণ উপলব্ধি করে এবং নির্ভুল প্রক্রিয়াকরণে উল্লেখযোগ্য সুবিধা রয়েছে। আল্ট্রাফাস্ট লেজারগুলির উত্পাদন প্রযুক্তি ধীরে ধীরে পরিপক্ক হওয়ার সাথে সাথে খরচ ধীরে ধীরে হ্রাস পায়। ভবিষ্যতে, এটি চিকিৎসা জীববিজ্ঞান, মহাকাশ, ভোক্তা ইলেকট্রনিক্স, আলো প্রদর্শন, শক্তি পরিবেশ, নির্ভুল যন্ত্রপাতি এবং অন্যান্য নিম্নধারার শিল্পগুলিতে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হবে বলে আশা করা হচ্ছে।
মেডিকেল কসমেটোলজি
Ultrafast lasers can be used in medical eye surgery equipment and cosmetic devices. Femto2nd laser is used in myopia surgery and is known as "another revolution in refractive surgery" after wavefront aberration technology. The eye axis of myopic patients is larger than the normal eye axis, so that in the state of eyeball relaxation, the focus of parallel light rays after refraction by the eye's refractive system falls in front of the retina. Femto2nd laser surgery can remove excess muscle in the axial dimension and restore the axial distance to normal. Femto2nd laser surgery has the advantages of high accuracy, high safety, high stability, short operation time, and high comfort, and has become 1 of the most mainstream myopia surgery methods.
সৌন্দর্যের পরিপ্রেক্ষিতে, অতি-দ্রুত লেজারগুলি রঙ্গক এবং দেশীয় মোলস অপসারণ করতে, ট্যাটু অপসারণ করতে এবং ত্বকের বার্ধক্য উন্নত করতে ব্যবহার করা যেতে পারে।
ভোক্তা ইলেকট্রনিক্স
Ultrafast lasers are suitable for hard and brittle transparent material processing, thin film processing, precision marking, etc. in the manufacturing process of consumer electronics. Mobile ph1 tempered glass and sapphire are representative hard, brittle and transparent materials in consumer electronics raw materials, especially sapphire, due to its high hardness and high brittleness, the efficiency and yield rate of traditional machining methods are very low; sapphire is now widely used It is widely used in smart watches, mobile ph1 camera covers, fingerprint module covers, etc.; nano2nd ultraviolet laser and ultrafast laser are the main technical means for cutting sapphire at present, and the processing effect of ultrafast laser is better than that of ultraviolet nano2nd laser. In addition, the processing methods used by camera modules and fingerprint modules are mainly nano2nd and pico2nd lasers. For the cutting of flexible mobile ph1 screens (foldable screens) and the corresponding 3D ভবিষ্যতে গ্লাস ড্রিলিং, মূলধারার প্রযুক্তি সম্ভবত অতি দ্রুত লেজার হতে হবে।
আল্ট্রাফাস্ট লেজারগুলির প্যানেল উত্পাদনে গুরুত্বপূর্ণ অ্যাপ্লিকেশন রয়েছে। আল্ট্রাফাস্ট লেজারগুলি LCD/OLED উত্পাদনের সময় OLED পোলারাইজার কাটা, পিলিং এবং মেরামতের জন্য ব্যবহার করা যেতে পারে।
For OLEDs, its polymer materials are particularly sensitive to thermal influences. In addition, the size and spacing of the cells currently made are very small, and the remaining processing size is also very small. The traditional die-cutting process like before is no longer suitable for today. The production needs of the industry, and now there are application requirements for special-shaped screens and perforated screens, which are beyond the capabilities of traditional crafts. In this way, the benefits of ultrafast lasers are reflected, especially pico2nd ultraviolet or even femto2nd lasers, which have a small heat-affected z1 and are more suitable for more flexible applications such as curve processing.
মাইক্রো ওয়েল্ডিং
কাচের মতো স্বচ্ছ কঠিন মিডিয়ার জন্য, আল্ট্রাশর্ট পালস লেজার মাধ্যমে প্রচারিত হলে বিভিন্ন ঘটনা যেমন অরৈখিক শোষণ, গলে যাওয়া ক্ষতি, প্লাজমা গঠন, বিমোচন এবং ফাইবার প্রচার ঘটবে। চিত্রটি বিভিন্ন শক্তির ঘনত্ব এবং সময় স্কেলের অধীনে আল্ট্রাশর্ট পালস লেজার এবং কঠিন পদার্থের মধ্যে মিথস্ক্রিয়ায় ঘটে এমন বিভিন্ন ঘটনা দেখায়।
যেহেতু অতি-সংক্ষিপ্ত পালস লেজার মাইক্রো-ওয়েল্ডিং প্রযুক্তিতে একটি মধ্যবর্তী স্তর সন্নিবেশ করার প্রয়োজন নেই, উচ্চ দক্ষতা, উচ্চ নির্ভুলতা, ম্যাক্রোস্কোপিক তাপীয় প্রভাব নেই, এবং মাইক্রো-ওয়েল্ডিং চিকিত্সার পরে তুলনামূলকভাবে আদর্শ যান্ত্রিক এবং অপটিক্যাল বৈশিষ্ট্য রয়েছে, এটি খুব উপযুক্ত। কাচের মতো স্বচ্ছ উপকরণের মাইক্রো-ওয়েল্ডিং। উদাহরণস্বরূপ, গবেষকরা 70 fs, 250 kHz ডাল ব্যবহার করে স্ট্যান্ডার্ড এবং মাইক্রোস্ট্রাকচারড অপটিক্যাল ফাইবারগুলিতে সফলভাবে শেষ ক্যাপগুলিকে ঢালাই করেছেন।
ডিসপ্লে লাইটিং
ডিসপ্লে লাইটিং এর ক্ষেত্রে আল্ট্রাফাস্ট লেজারের প্রয়োগ মূলত LED ওয়েফারের স্ক্রাইবিং এবং কাটাকে বোঝায়। এটি আল্ট্রাফাস্ট লেজারের আরেকটি উদাহরণ যা কঠিন এবং ভঙ্গুর পদার্থ প্রক্রিয়াকরণের জন্য উপযুক্ত। আল্ট্রাফাস্ট লেজার প্রক্রিয়াকরণে উচ্চ ক্রস-সেকশন সমতলতা এবং উল্লেখযোগ্যভাবে প্রান্ত চিপিং কমে যায়। দক্ষতা এবং নির্ভুলতা ব্যাপকভাবে উন্নত হয়.
ফটোভোলটাইক শক্তি
আল্ট্রাফাস্ট লেজারগুলির ফটোভোলটাইক কোষ তৈরিতে বিস্তৃত প্রয়োগের স্থান রয়েছে। উদাহরণস্বরূপ, সিআইজিএস পাতলা-ফিল্ম ব্যাটারি তৈরিতে, আল্ট্রাফাস্ট লেজারগুলি মূল যান্ত্রিক স্ক্রাইবিং প্রক্রিয়াটিকে প্রতিস্থাপন করতে পারে এবং স্ক্রাইবিংয়ের গুণমানকে উল্লেখযোগ্যভাবে উন্নত করতে পারে, বিশেষ করে P2 এবং P3 স্ক্রাইবিং লিঙ্কগুলির জন্য, যা প্রায় কোনও চিপিং এবং কোনও ফাটল এবং অবশিষ্ট চাপ অর্জন করতে পারে না। .
মহাকাশ
In order to improve the performance and service life of the turbine blades, and then improve the performance of the engine, it is necessary to adopt air film cooling technology, which puts forward extremely high requirements for the air film hole processing technology. In 2018, Xi'an Institute of Optics and Mechanics developed the highest single pulse energy in China. The 26-watt industrial-grade femto2nd fiber laser, and developed a series of ultra-fast laser extreme manufacturing equipment, achieved a breakthrough in the "cold processing" of air film holes in aero-engine turbine blades, filling the domestic gap. This processing method is more advanced than EDM The accuracy of the method is higher, and the yield rate is greatly improved.
আল্ট্রাফাস্ট লেজারগুলি ফাইবার-রিইনফোর্সড যৌগিক উপকরণগুলির নির্ভুলতা যন্ত্রের ক্ষেত্রেও প্রয়োগ করা যেতে পারে এবং যন্ত্রের নির্ভুলতার উন্নতি মহাকাশ এবং অন্যান্য উচ্চ-শেষ ক্ষেত্রগুলিতে কার্বন ফাইবারের মতো যৌগিক উপকরণগুলির প্রয়োগকে প্রসারিত করতে সহায়তা করবে।
গবেষণা ক্ষেত্র
2-photon polymerization technology (2PP) is a "nano-optical" 3D মুদ্রণ পদ্ধতি, হালকা নিরাময় দ্রুত প্রোটোটাইপিং প্রযুক্তির অনুরূপ, এবং ভবিষ্যতবিদ ক্রিস্টোফার বার্নাট বিশ্বাস করেন যে এই প্রযুক্তি একটি মূলধারার রূপ হতে পারে 3D printing in the future. The principle of 2-photon polymerization technology is to selectively cure photosensitive resin by using "femto2nd pulse laser". It sounds like photocuring rapid prototyping, the difference is that the minimum layer thickness and X-Y axis resolution that 2-photon polymerization technology can achieve are between 100 nm and 200 nm. In other words, 2PP 3D প্রিন্টিং টেকনোলজি প্রথাগত লাইট-কিউরিং মোল্ডিং টেকনোলজির চেয়ে শতগুণ বেশি নির্ভুল এবং মুদ্রিত জিনিস ব্যাকটেরিয়ার চেয়ে ছোট।
বর্তমানে, আল্ট্রাফাস্ট লেজারের দাম এখনও তুলনামূলকভাবে ব্যয়বহুল। শিল্পের অগ্রগামী হিসাবে, STYLECNC is already producing ultrafast laser processing equipment and has achieved good market feedback. Laser precision cutting equipment for OLED modules based on ultrafast laser technology, ultrafast (picosecond/femtosecond) laser marking equipment, glass chamfering laser processing equipment for pico2nd infrared display screens, and pico2nd infrared glass wafers have been launched laser cutting equipment, LED automatic invisible dicing machine, semiconductor wafer লেজারের কাটিয়া মেশিন, ফিঙ্গারপ্রিন্ট সনাক্তকরণ মডিউল, নমনীয় প্রদর্শন ভর উত্পাদন লাইন এবং অতি দ্রুত লেজার পণ্যের একটি সিরিজের জন্য কাচের কভার কাটার সরঞ্জাম।
পেশাদাররা ও কনস
ভালো দিক
Ultrafast laser is 1 of the important development directions in the laser field. As an emerging technology, it has significant advantages in precision micromachining. The ultra-short pulse generated by the ultra-fast laser interacts with the material for a very short time, and will not bring heat to the surrounding materials, so ultra-fast laser processing is also called cold processing. This is because, when the laser pulse width reaches the pico2nd or femto2nd level, the influence on the molecular thermal motion can be avoided to a large extent, resulting in less thermal influence.
For example, when we cut preserved eggs with a blunt kitchen knife, we of10 cut the preserved eggs into fine pieces. If you choose a cutting method with a particularly sharp knife edge that cuts the mess quickly, the preserved eggs will be cut evenly and beautifully. That's the advantage of being super fast.
মন্দ দিক
ইন্টিগ্রেটেড সার্কিট এবং প্যানেলের মতো উচ্চ পর্যায়ের উত্পাদন শিল্পগুলিতে লেজার প্রক্রিয়াকরণ সরঞ্জামগুলির জন্য অত্যন্ত উচ্চ প্রয়োজনীয়তা রয়েছে এবং প্রযুক্তিগত অগ্রগতি প্রত্যাশার কম হওয়ার ঝুঁকি রয়েছে।
অতি-দ্রুত লেজারের দাম বেশি, এবং একটি নতুন লেজার সরবরাহকারীর সাথে স্যুইচ করার ফলে লেজার সরঞ্জাম প্রস্তুতকারক এবং সবচেয়ে নিচের দিকের ব্যবহারকারী উভয়ের জন্য আশানুরূপ বাজার প্রসারিত করতে না পারার ঝুঁকি রয়েছে।