了解紫外激光器

        紫外激光器适合应用在小尺寸，高质量的产品上。



        “激光”这个词对不同的人，根据他们的经验或者具体知识可以有不同的含义。他们可能熟悉某一类工业应用，比如钻孔，切割，或者焊接。也许他们知道利用激光来进行视力矫正或者曾经看过激光表演。但是我不知道有多少人知道在他们使用的药物上的标记也可能是由激光制造的，还有，在身份证或者信用卡上的先进的安全特征标记也是由激光制造的，或者，在眼镜上也有激光制造的几乎不可见的标志。激光在这些领域的应用是利用紫外(UV)激光器，它的激光波长在150 nm到400nm。



        紫外激光器很适合小尺寸的应用。这些包括了：



        ◆雕刻用于冲压或者微型电火花腐蚀的精密工具

        ◆在玻璃或者合成物上做标记，这样表面的结构或者化学组成不会被改变

        ◆在柴油机的燃料喷嘴上钻小孔

        ◆清洗古老的绘画作品，而不会破坏原有的图层

         图中的部分样品得到的

8μm小孔，它是利用固

态紫外激光器，在厚度

25μm的聚酰亚胺上得

到的。样品大小1mm x

1mm，其中包括了1600

个小孔，通过使用掩膜

技术一次得到。

        在表面构造中，这些激光器填补了用于集成电路(IC)制造的平版印刷技术和机械微加工与微型电火花腐蚀之间的空白。



        是什么使得他们如此适用于微钻孔，微构造，和清洗古老的绘画作品呢？它们的波长很短，所以可以聚焦到很小的光斑上。脉宽很短、强度很高使得在材料的去除过程中，每个脉冲仅除去小部分物质，因此能得到范围限定得很好的微结构产品。光束强度是如此之高以至于材料是以气态被去除的，该过程称为烧蚀，得到的就是很干净的表面。



        是什么使得他们如此适合于在合成物和玻璃上做标记，又适合在身份证和信用卡上制造安全特征标记呢？同样短波长是重要原因，因为光斑尺寸小就允许穿透物质，这样在里面发生的化学或者物理转变就导致了使用肉眼、在特殊光下，或者使用适当放大都不能观察到的一些变化。



        这些应用大部分都要求用户具有关于紫外激光器、光学和待加工物质的相关知识。紫外激光器的生产商和具有应用研究设备的特定公司正帮助整个行业来利用这些激光器开发新的加工过程。



        紫外激光器主要有三种。第一种是固态、调Q Nd:YAG激光器，其中特殊的晶体被用来把红外1064 nm波长的光转变成紫外353 nm波长的光。光束形状是高斯型，所以光斑是圆形的，能量从中心到边缘逐渐下降。由于短波长和光束质量限制，光束可以聚焦的大小在10 μm量级。大体上，像全固化激光器一样，紫外激光器对温度变化是很敏感的。在冷启动后，需要长达30分钟来达到足够的稳定性。因此，这些激光器通常有特殊的待机条件，这样所有关键的元件保持在工作温度。高重复频率和小的聚焦光斑使得激光器很适合进行小尺寸的加工。

         在火柴头上使用紫外

（准分子）激光不会

产生任何热效应。

        第二种紫外激光器是气体激光器，准分子激光器。该激光器的波长依赖于所使用的气体混合物类型（如表格所示）。产生的光束不是圆的而是矩形的，光束截面上强度大体上是一致的，在边缘上忽然下降。可以使用掩膜技术来产生不同的几何形状的光斑。加工的细节可以小到几个微米，而聚焦的光学期间和工件之间的距离可以大到50到100 mm。也可使用全息术来产生具体的光束能量图样。



        第三种紫外激光器是金属蒸汽激光器。虽然几种其它金属蒸汽也可以用，但是主要使用铜蒸汽。铜蒸汽激光器产生波长为511 nm和578 nm的辐射。此外，还利用混频和倍频来产生波长为255 nm，271 nm，289 nm的紫外辐射。光束分布是高斯分布，这使得该激光器很适用于和其他固态紫外激光器的一样的适用范围。



        和其他类型的激光器一样，紫外激光器适合于一个特定的应用领域。它们很适合用在小尺寸、高质量的场合。该技术也开辟了尚无可用技术的新应用领域。可以肯定的是，将来我们会看到大量我们今天想都没有想过的新应用。与可见可红外激光相比，该技术相对较低的处理率将促使激光器制造商开发具有更高平均功率的激光器。这将降低该技术的成本。



        Excilas公司



        1995年，Hans van Esdonk离开飞利浦制造技术中心，在该中心他是准分子激光器应用的专家。他的公司Excilas，不仅为欧洲、亚洲和美国的公司，也为荷兰东南部的公司提供服务。该公司擅长从事一些阶段和交付参数具有严格限定的项目。



        鉴于在飞利浦工作的背景，van Esdonk有广泛的高技术合作伙伴网，这样，该公司就很适合于为其他公司提供服务，为生产问题寻找优化的解决方案。所提供的服务范围包括，通过生产过程设计和开发的应用研究到技术转让。

        该公司有两台准分子激光器。它们可以通过充入不同的混合气体，来选择适用于特定应用场合的最佳波长。

         利用紫外（准分子）激光，

通过使用掩膜技术在人

的头发上进行同时钻孔。

        根据van Esdonk介绍，除了微加工工业以外，该技术也开始被用于生物医学应用中，在该应用中紫外激光器的短波长和短脉冲特性发挥了其优势。

        可以访问该公司的网站（www.excilas.nl）以获取有关应用信息。



        Lasertec公司



        位于靠近鹿特丹的Barendrecht市的荷兰公司Lasertec，今年将庆祝它的十周年纪念日。作为首批使用固态紫外激光器的公司之一，它在特殊加工的发展领域具有广泛的经验。在这些年中，它与设计和产品生产制造领域内的专家建立的工作联系，同时也与合成物的制造商建立了合作关系。利用这些关系，该公司可以为客户提供完整的解决方案。



        公司提供的主要服务包括了精密工具的激光雕刻；在金属、玻璃，和合成物上进行激光标记；进行新技术的应用研究，以弥补传统制造技术的缺陷；开发基于紫外激光的生产过程；以及紫外激光系统的维护。根据该公司的董事Marco Bak介绍，该公司也能够承担整个生产过程的责任。



        该公司有五台紫外激光器，可被用于应用研究和车间的工件生产。



        需要更多的信息可以访问www.lasertec.nl。

作者：西部车床，如若转载，请注明出处：https://www.lathe.cc/2023/08/8193.html

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