Bạn có thể phân biệt được laser nano giây, laser pico giây và laser femto giây không?

Trước tiên, hãy cùng tìm hiểu xem "thứ hai" có nghĩa là gì.

1 nanogiây = 10^-9 thứ hai

1 picogiây = 10^-12 thứ hai

1 femtogiây = 10^-15 thứ hai

Do đó, sự khác biệt chính giữa laser nano giây, laser pico giây và laser femto giây nằm ở thời gian xung nhịp của chúng.

Ý nghĩa của laser siêu nhanh

Từ rất lâu trước đây, người ta đã cố gắng sử dụng laser để gia công vi mô. Tuy nhiên, do laser truyền thống có độ rộng xung dài và cường độ laser thấp, vật liệu cần gia công dễ bị nóng chảy và bay hơi liên tục. Mặc dù chùm tia laser có thể được hội tụ thành một điểm laser rất nhỏ, nhưng tác động nhiệt lên vật liệu vẫn khá lớn, điều này hạn chế độ chính xác của quá trình gia công. Chỉ có giảm thiểu tác động nhiệt mới có thể cải thiện chất lượng gia công.

Tuy nhiên, khi laser siêu nhanh tác động lên vật liệu, hiệu quả xử lý sẽ thay đổi đáng kể. Khi năng lượng xung tăng lên đột ngột, mật độ công suất cao đủ mạnh để làm bong tróc các linh kiện điện tử bên ngoài. Vì thời gian tương tác giữa laser siêu nhanh và vật liệu khá ngắn, ion đã bị bong tróc trên bề mặt vật liệu trước khi truyền năng lượng đến các vật liệu xung quanh, do đó sẽ không có hiệu ứng nhiệt nào được truyền đến các vật liệu xung quanh. Vì vậy, xử lý bằng laser siêu nhanh còn được gọi là xử lý nguội.

Laser siêu nhanh có rất nhiều ứng dụng trong sản xuất công nghiệp. Dưới đây chúng ta sẽ nêu ra một vài ví dụ:

1. Khoan lỗ

Trong thiết kế mạch in, người ta bắt đầu sử dụng đế gốm để thay thế đế nhựa truyền thống nhằm đạt được khả năng dẫn nhiệt tốt hơn. Để kết nối các linh kiện điện tử, cần phải khoan hàng nghìn lỗ nhỏ cỡ micromet trên bo mạch. Do đó, việc giữ cho đế ổn định mà không bị ảnh hưởng bởi nhiệt lượng sinh ra trong quá trình khoan lỗ trở nên rất quan trọng. Và laser xung picosecond là công cụ lý tưởng.

Laser xung picosecond thực hiện khoan lỗ bằng phương pháp khoan xung và duy trì độ đồng đều của lỗ. Ngoài mạch in, laser xung picosecond còn được ứng dụng để khoan lỗ chất lượng cao trên màng mỏng nhựa, chất bán dẫn, màng kim loại và sapphire.

2. Vạch dấu và cắt

Có thể tạo ra một đường bằng cách quét liên tục để chồng lên xung laser. Điều này đòi hỏi phải quét rất nhiều lần để đi sâu vào bên trong vật liệu gốm cho đến khi đường kẻ đạt đến 1/6 độ dày vật liệu. Sau đó, tách từng mô-đun riêng lẻ khỏi nền gốm dọc theo các đường kẻ này. Kiểu tách này được gọi là khắc rãnh.

Một phương pháp tách vật liệu khác là cắt bằng tia laser xung. Phương pháp này yêu cầu làm mòn vật liệu cho đến khi vật liệu bị cắt hoàn toàn.

Đối với các thao tác khắc và cắt nêu trên, laser xung picosecond và laser xung nanosecond là những lựa chọn lý tưởng.

3. Loại bỏ lớp phủ

Một ứng dụng khác của laser siêu nhanh trong gia công vi mô là loại bỏ lớp phủ. Điều này có nghĩa là loại bỏ lớp phủ một cách chính xác mà không làm hỏng hoặc chỉ làm hỏng nhẹ vật liệu nền. Vùng loại bỏ có thể là các đường có chiều rộng vài micromet hoặc quy mô lớn vài centimet vuông. Vì chiều rộng của lớp phủ nhỏ hơn nhiều so với chiều rộng của vùng loại bỏ, nên nhiệt sẽ không truyền sang các cạnh. Điều này làm cho laser xung nano giây rất phù hợp.

Laser siêu nhanh có tiềm năng rất lớn và tương lai đầy hứa hẹn. Nó không cần xử lý hậu kỳ, dễ tích hợp, hiệu suất xử lý cao, tiêu thụ vật liệu thấp, ít gây ô nhiễm môi trường. Nó đã được sử dụng rộng rãi trong ngành ô tô, điện tử, thiết bị gia dụng, sản xuất máy móc, v.v. Để duy trì hoạt động chính xác của laser siêu nhanh trong thời gian dài, nhiệt độ của nó phải được kiểm soát tốt. Máy làm lạnh nước di động dòng S&A Teyu CWUP rất lý tưởng để làm mát laser siêu nhanh lên đến 30W. Các thiết bị làm lạnh laser này có độ chính xác cực cao ±0,1℃ và hỗ trợ chức năng giao tiếp Modbus 485. Với đường ống được thiết kế hợp lý, khả năng tạo bọt khí trở nên rất thấp, giúp giảm thiểu tác động đến laser siêu nhanh.