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让让我们先搞清楚时间单位的换算。

1毫秒=0.001秒=10-3秒

1微秒=0.00001=10-6秒

1(纳秒)=0.000000001秒=10-9秒

PS(皮秒)=0.00000000001秒=10-12秒

1飞秒=0.000000000001秒=10-15秒

知道了时间单位，我们就知道飞秒激光是一种极短的脉冲激光加工。近十年来，超短脉冲激光加工技术取得了飞速发展。

超短脉冲激光的意义

人们长期以来一直试图用激光进行微加工。但由于激光的脉冲宽度长，激光强度低，材料不断熔化蒸发。虽然可以将激光束聚焦成一个小光斑，但对材料的热冲击仍然很大，限制了加工精度。只有减少热影响，才能提高加工质量。

当激光以皮秒的脉冲时间作用于材料时，加工效果会发生显著变化。随着脉冲能量的迅速增加，高功率密度足以剥离外层电子。由于激光与材料的相互作用时间很短，在能量转移到周围材料之前，离子就从材料表面烧蚀掉了，不会对周围材料产生热影响，所以也叫 冷加工 。由于冷加工的优势，短脉冲和超短脉冲激光在工业生产中得到了应用。

激光加工：长脉冲与超短脉冲

超短脉冲加工能量非常迅速地注入到作用的小区域，瞬间的高能量密度沉积改变了电子的吸收和运动方式，避免了激光的线性吸收、能量转移和扩散，从根本上改变了激光与物质的相互作用机制。

长脉冲激光加工零件

超快激光脉冲加工的零件

广泛应用激光加工

激光加工包括大功率切割和焊接；微钻、划线、切割、纹理化、剥离、隔离等。各种激光加工方法的主要用途是：

1.演练

在电路板设计中，人们开始使用陶瓷基板代替常规的塑料基板，以达到更好的导热效果。为了连接电子元件，一般需要在板上钻几十万个小孔。因此，确保基底的稳定性不会受到钻孔过程中的热输入的影响是非常重要的，而皮秒激光器是这种应用的理想工具。

皮秒激光可以完成冲击钻孔的孔加工，保证孔的均匀性。除了电路板，皮秒激光还可以在塑料薄膜、半导体、金属薄膜、蓝宝石上打高质量的孔。

100m不锈钢板，钻孔，3.3纳秒对200飞秒，10，000个脉冲，接近烧蚀阈值：

第二步：划线和切割

可以通过扫描叠加激光脉冲来形成线条。通常可以通过大量的扫描深入陶瓷内部，直到线条深度达到材料厚度的1/6。然后沿着这些划线将单个模块从陶瓷衬底上分离。这种分离方法称为划线。

另一种分离方法是用超短脉冲激光烧蚀切割，也称为烧蚀切割。激光烧蚀材料并将其去除，直到将其切穿。这种技术的优点是加工孔的形状和尺寸更加灵活。所有的工艺步骤都可以通过皮秒激光来完成。

皮秒激光和纳秒激光在聚碳酸酯材料划线中的不同效果。

3.线烧蚀(去除镀层)

另一个经常被认为是微机械加工的应用是在不损坏或轻微损坏基底材料的情况下精确地去除涂层。烧蚀可以是几微米宽的线或几平方厘米的大面积切除。

因为涂层的厚度通常比烧蚀的宽度小得多，所以热量不能从侧面传导。因此，可以使用纳秒脉冲宽度的激光。

高功率激光、方形或矩形导电纤维以及平顶光强分布的结合，使激光表面烧蚀在工业领域得到应用。例如，Tru Express公司的TruMicro 7060激光器用于去除薄膜太阳能电池玻璃上的涂层。同样的激光也可以用于汽车行业，去除防腐涂层，为后续的焊接做准备。

4.表层结构

结构化可以改变材料表面的物理性质。根据莲花效应，疏水表面结构允许水从表面流出。这种特性可以通过用超短脉冲激光在表面上创建亚微米结构来实现，并且要创建的结构可以通过改变激光参数来精确控制。

也可以实现相反的效果，例如亲水表面，并且微机械加工也可以产生更大尺寸的结构。这些工艺可用于发动机的油箱，以制造一些减少磨损的微结构，或使金属表面结构化，以实现与塑料的焊接。

5.雕刻和成型

雕塑是通过对材料的烧蚀来创造立体的形状。虽然烧蚀的尺寸可能超出了传统意义上的微机械加工的范围，但其所需的精度仍使其归入这类激光应用领域。秒激光可用于加工铣床聚晶金刚石刀具的刃口。

激光是加工聚晶金刚石的理想工具，聚晶金刚石是一种极其坚硬的材料，可以用来制作铣刀刀片。雕刻技术用于加工铣刀的切屑槽和齿。在这种情况下，激光的好处就是非接触，加工精度高。

微加工有着非常广阔的应用前景，越来越多的生活用品正通过激光微加工进入我们的视野。

激光加工属于非接触加工，具有后续工序少、可控性好、易于集成、加工效率高、材料损耗低、环境污染小等明显优势。它已广泛应用于汽车、电子、电器、航空、冶金、机械制造等行业，在提高产品质量、劳动生产率、自动化和降低材料消耗方面发挥着越来越重要的作用。

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