激光的精細(xì)微加工，一般是指采用聚焦后達微米量級的激光光束對材料進行加工的過程，而要達到這樣的精細(xì)度要求，對應(yīng)的激光器類別主要是固體激光器。當(dāng)前，以皮秒激光器為代表的超快激光器憑借冷加工、不挑材料、高質(zhì)量加工等特點成為精細(xì)微加工領(lǐng)域應(yīng)用頗為廣泛的固體激光器之一。

在市場需求推動下，納飛光電研發(fā)設(shè)計了一款工業(yè)級皮秒激光器，輸出波長1064nm，脈寬10ps左右，功率超過30W，光束質(zhì)量優(yōu)異（M²＜1.3），尤其是針對工業(yè)上持久性應(yīng)用需求，它的功率穩(wěn)定性和脈沖穩(wěn)定性均小于1%，能夠滿足不少應(yīng)用場景對激光可靠性的要求，為現(xiàn)在精密加工行業(yè)再添動力。

這是由于皮秒激光器輸出的光束質(zhì)量優(yōu)異，可以很容易聚焦，獲得的光斑直徑達微米量級，能量密度非常高，作用在材料表面時幾乎可以將所有材料完全電離，即皮秒激光與物質(zhì)的相互作用是多光子吸收的非線性電離過程，繼而快速氣化蒸發(fā)，從而完成切割、打孔、刻蝕等加工。同時10PS的超窄脈沖寬度極快地注入到很小的區(qū)域，可以和電光弛豫的時間相當(dāng)，短到足以對材料進行“冷”燒蝕，避免了激光線性吸收、能量轉(zhuǎn)移和擴散，熱影響區(qū)也可以忽略不計。

相對于納秒激光器，以及同屬于超快激光的飛秒激光器，皮秒激光器有著它自身的特性。

與納秒激光器相比（綠光納秒和紅外納秒），主要體現(xiàn)在加工質(zhì)量上更勝一籌，經(jīng)過調(diào)校參數(shù)后的皮秒激光加工基本做到一次成型，且不會出現(xiàn)因為熱作用而出現(xiàn)的熔融物、掛渣等，因此也不需要二次處理，提高了加工效率。當(dāng)然，高功率的紫外納秒固體激光器也不逞多讓，對一些材質(zhì)的加工質(zhì)量上足以媲美皮秒激光器，但高功率紫外納秒固體激光器生產(chǎn)難度高，目前主要依靠進口，進一步限制了應(yīng)用。

較之飛秒激光器，皮秒激光器的適應(yīng)性好，結(jié)構(gòu)相對簡單，所需核心器件的供應(yīng)鏈體系更加完善，技術(shù)路線較為成熟，且更易獲得高平均功率和高脈沖能量，重復(fù)性好。同時，經(jīng)實驗證明，皮秒激光器和飛秒激光器在加工效果與精度上毫不遜色，效費比高。

綜上，皮秒激光器在成本、性能方面更具優(yōu)勢。如今皮秒激光器已在工業(yè)微加工、醫(yī)療、航天航空等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，幾乎可對所有材料進行微米尺度的冷加工，可加工材料包括但不限于金屬、半導(dǎo)體，太陽能電池片、藍寶石、陶瓷、玻璃等硬脆性材料，以及復(fù)合材料、聚合物、樹脂、光阻材料、薄膜、ITO膜等熱敏感材料，穩(wěn)定性高，加工的表面平整、無燒焦、無微裂紋、無熔融。

可以說，皮秒激光器在性能、成本、加工品質(zhì)等方面做到了均衡，市場關(guān)注度水漲船高，可以從市場數(shù)據(jù)中體現(xiàn)。據(jù)統(tǒng)計，國產(chǎn)皮飛秒超快激光器2015年出貨量為40臺，2018年出貨量為850臺，2020年出貨量為2100臺，2021年出貨量預(yù)估為3300臺，2022年出貨量4180臺，7年間增長超100倍，總市場規(guī)模近百億元，這其中又以皮秒激光器為主。未來，隨著消費電子、新型顯示、生物醫(yī)療、3D打印、高端裝備等新應(yīng)用的發(fā)展，對于激光加工精細(xì)度要求越來越高，皮秒激光器還將有著非常大的發(fā)展空間。

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