Fraunhofer ILT（弗勞恩霍夫激光技術(shù)研究所）開發(fā)的特殊形狀的超短激光脈沖可以將玻璃切割成任意的形狀。

切割玻璃可能是一個危險且困難的過程——但使用由Fraunhofer（弗勞恩霍夫）激光技術(shù)研究所ILT開發(fā)的特殊形狀的超短激光脈沖，就不會這樣了。事實上，正是智能手機顯示屏讓Fraunhofer ILT的科學(xué)家們想知道如何快速輕松地分離鋼化玻璃中的圓形。使用超短脈沖（USP）激光器，可以沿任何輪廓修改和破碎玻璃，且不會釋放任何灰塵或殘留物。

與其他玻璃切割技術(shù)不同，激光不會劃傷玻璃表面，而是在材料體積內(nèi)產(chǎn)生較小的材料應(yīng)力，從而在材料分離時產(chǎn)生干凈的邊緣。這需要激光束內(nèi)有一個特殊的強度分布，具有長束腰和陡峭傾斜的強度分布。

現(xiàn)代衍射光學(xué)元件（DOE）幾乎可以將光塑造成任何形狀。由于其衍射結(jié)構(gòu)，可以精確調(diào)整激光束，因此可以從單個光束中生成特殊的光束輪廓或復(fù)雜的圖案。DOE還可以將單個光束的能量分配給一組相似的部分光束。復(fù)雜的衍射結(jié)構(gòu)是DOE的一個特殊特征。

開發(fā)這些光學(xué)器件始于計算機，科學(xué)家們在計算機上計算微小的相位模式，從而產(chǎn)生所需的光束分布。他們使用可編程空間光調(diào)制器，通過基于像素的相位調(diào)整器測試所計算出來的結(jié)構(gòu)，并用顯微鏡分析所生成的光束。經(jīng)過幾次迭代，DOE 的最佳結(jié)構(gòu)以光刻方式刻在玻璃上。DOEs還可用作100瓦以上USP激光器的純玻璃光學(xué)器件。除了基于衍射的DOEs，折射光學(xué)元件（ROE）也經(jīng)常用于波束形成，因為它們可以在數(shù)百瓦的功率范圍內(nèi)折射光束。

DOEs和ROEs具有高熱穩(wěn)定性，因此在提高USP激光系統(tǒng)的生產(chǎn)率方面具有很大的優(yōu)勢。Fraunhofer ILT的科學(xué)家們開發(fā)出了一種可以從一個強大的USP激光束中形成多達196束相似的光束陣列。然而，即使使用單個光束進行處理，這些光學(xué)元件也提供了許多可能性。特殊形狀的USP激光束可以構(gòu)造表面，將應(yīng)力引入玻璃體或改變局部的折射率。

Fraunhofer ILT的科學(xué)家、亞琛工業(yè)大學(xué)激光技術(shù)LLT主席和行業(yè)合作伙伴正在研究USP激光束的成形范圍。TRUMPF和4JET技術(shù)公司也參與了這項研究和開發(fā)， 在德國聯(lián)邦教育和研究部（BMBF）資助的數(shù)字光子生產(chǎn)DPP研究園區(qū)的框架內(nèi)開展工作。

這些參與者專門致力于汽車行業(yè)平視顯示器的玻璃加工。“Femto DPP”項目的專家在玻璃中創(chuàng)造了微米級大小的缺陷，這些缺陷可以以一定角度反射LED光，這正是平視顯示器所需的。加工中使用的激光還可用于產(chǎn)生預(yù)定的斷裂點，這些斷裂點以受控方式引入，用于隨后的快速玻璃切割。預(yù)計該工藝在未來可以應(yīng)用于任何曲面玻璃板。

Femtoprint 3D打印技術(shù)對行業(yè)具有巨大的潛在影響。在光學(xué)和電子領(lǐng)域，F(xiàn)emtoprint和其他納米打印技術(shù)可用于在納米尺度上制造二維和三維形狀。這些形式可用于微流體或微型玻璃器件，并對納米尺寸的物體進行3D打印。通過推進這種規(guī)模的激光加工，F(xiàn)raunhofer推進了未來的3D打印的應(yīng)用，并幫助推動 3D打印制造出十億分之一米大小的東西。

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