東莞市盛雄激光設(shè)備有限公司供稿
1.什么是皮秒
皮秒激光，即指其激光發(fā)射脈沖寬度時(shí)間為皮秒數(shù)量級(jí)，我們用來(lái)加工藍(lán)寶石的皮秒激光器脈沖寬度為6~10ps，脈沖重復(fù)頻率為400~600kHz，峰值功率達(dá)MW級(jí)。
亞皮秒也是一種時(shí)間量度單位，嚴(yán)格意義脈沖寬度應(yīng)介于500ps~1ns之間的激光才能稱之為亞皮秒激光。
目前市場(chǎng)上切割藍(lán)寶石基片需要吹氮?dú)饫鋮s的激光器其脈沖寬度為0.2ms, 重復(fù)頻率為100 Hz, 峰值功率僅為KW級(jí)，與皮秒激光相比，兩者的脈沖寬度相差高達(dá)10000000倍，峰值功率相差高達(dá)1000倍。
溫馨提示：實(shí)際市場(chǎng)上有些激光公司所謂的亞皮秒激光，其跟皮秒激光根本不是同一概念，其實(shí)質(zhì)是混淆視聽(tīng)，只是為了在推銷機(jī)器時(shí)提高價(jià)格而已。
2.切割原理對(duì)比
皮秒激光：氣化切割方式
脈沖激光在高峰值功率激光束照射下，材料被高峰值功率瞬間加熱迅速升高至氣化溫度而無(wú)明顯融化，使得材料以氣體的形式從材料表面逸出。激光束經(jīng)過(guò)高速位移的掃描振鏡反射后經(jīng)平場(chǎng)鏡聚焦在藍(lán)寶石表面，多次重復(fù)轉(zhuǎn)圈運(yùn)動(dòng)，逐漸蝕刻藍(lán)寶石，材料可完全切透分離，所以可以實(shí)現(xiàn)材料的自動(dòng)化上下料。
光纖激光： 熱熔切割方式
準(zhǔn)連續(xù)激光平均功率相對(duì)較低，被激光照射處的材料首先產(chǎn)生熱熔融化，在高純氮?dú)猓ɑ蚱渌栊詺怏w）氣體流的作用下，熔融的材料由切口底部排出。其中氮?dú)庾饔糜袃煞N：1.冷卻；2.加速排屑，提高切透力。
激光束經(jīng)過(guò)導(dǎo)光系統(tǒng)進(jìn)入切割頭，經(jīng)切割頭中透鏡聚焦于藍(lán)寶石表面，使該處材料迅速熔化，形成孔洞，隨平臺(tái)的移動(dòng)，形成切口，借助向下掃的氮?dú)饬鲗⑷刍牟牧洗党?。切割時(shí)激光與氮?dú)獾淖饔卯a(chǎn)生瞬間即熱即冷，容易掛渣，使得材料不能徹底切割開(kāi)分離，故不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化上下料。
3.切割構(gòu)型對(duì)比
4. 峰值功率對(duì)比
以切割0.3mm厚度藍(lán)寶石為例
皮秒激光（100W）
脈沖寬度：10ps
使用功率：48W(雙頭加工，單頭功率24W)
脈沖頻率：600kHz
單脈沖能量= 使用功率÷脈沖頻率=24W ÷ 600kHz=40μ?
峰值功率=單脈沖能量÷脈沖寬度 =40μ?÷10ps=4×1000000W=4000000W
光纖激光（150W）
脈沖寬度：135us
使用功率：50W
脈沖頻率：750Hz
單脈沖能量= 使用功率÷脈沖頻率=50W ÷ 750Hz=66667μ?
峰值功率=單脈沖能量÷脈沖寬度=66667μ? ÷135us=494W
5.切割效率對(duì)比
皮秒激光設(shè)備：全自動(dòng)化上下料
13000粒/23小時(shí)
（以厚度0.3mm、直徑為10mm圓為例）
光纖激光設(shè)備：人工手動(dòng)上下料
5000粒/23小時(shí)
（以厚度0.3mm、直徑為10mm圓為例）
皮秒激光切割排版
皮秒激光切割藍(lán)寶石排版示意圖
藍(lán)寶石 藍(lán)寶石
皮秒激光切割藍(lán)寶石排版緊湊，無(wú)需切割引線，最大化利用藍(lán)寶石材料
6.切割錐度對(duì)比
以切割0.3mm厚度藍(lán)寶石片為例，規(guī)格12.3*12.3。
下圖分別為皮秒激光與光纖激光切割的藍(lán)寶石邊緣投影圖。皮秒激光切割藍(lán)寶石錐度<11°；光纖激光切割藍(lán)寶石錐度<7°。
7. 切割效果對(duì)比
藍(lán)寶石小粒：12.3*12.3
光纖激光切割的藍(lán)寶石邊緣發(fā)黃，皮秒激光切割的藍(lán)寶石邊緣不變色
正面直線邊緣對(duì)比
皮秒激光切割
結(jié)論：
1、皮秒激光切割的藍(lán)寶石直線邊緣整齊光滑
2、光纖激光切割的藍(lán)寶石邊緣呈鋸齒，且邊緣線條發(fā)黑
正面崩邊對(duì)比
結(jié)論：
1、放大1000倍觀測(cè)，正面崩邊均小于10um。
2、皮秒激光切割的藍(lán)寶石邊緣局部偶爾有崩邊鋸齒，所以整體靜壓強(qiáng)度會(huì)很高。
3、光纖激光切割的藍(lán)寶石整個(gè)正面邊緣都是鋸齒和裂紋，所以力學(xué)強(qiáng)度會(huì)大幅下降。
背面邊緣效果對(duì)比
皮秒激光切割藍(lán)寶石背面邊緣（崩邊<30 um）
皮秒激光切割的藍(lán)寶石背面邊緣整齊，光纖激光切割所得的邊緣呈鋸齒線條。
光纖激光切割藍(lán)寶石背面邊緣（崩邊<30 um）
不似皮秒激光采取快速多次填充式切割，光纖激光切割藍(lán)寶石采取“一刀切穿”模式，切割錐度小，不易區(qū)分切割正面與背面。
熱影響區(qū)域?qū)Ρ?/b>
皮秒激光切割 光纖激光切割
8.靜壓強(qiáng)度對(duì)比
皮秒激光切割產(chǎn)品 （靜壓強(qiáng)度>10Kg）
光纖激光切割產(chǎn)品（靜壓強(qiáng)度<5Kg）
落球測(cè)試：7g 、60cm （皮秒激光與光纖激光切割的藍(lán)寶石均通過(guò)）
9.小結(jié)
文章鏈接：
http://m.onlinethisweek.com/ebook/201512/pdf/f1.pdf
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