激光微加工系统3..
激光微加工变焦系统的控制算法研究
的原理简单明了，便于实现 ，且加工精度较高。
直 线插补 偏差判 别 函数 ：
Ｆ 挑 一 ｎ （） １ 若 ≥０ ，则 向＋ ｘ方 向进 给一 步 ，偏 差公 式为 Ａ
Ｑ １ Ｑｌ２ ）＋ ＝ ＋ 【 ＋ ｎ
１ Ｅ一 Ｑ＋ （ ＝ ２ｌ ６ ｌ ）
＋ ｌ ： 的偏 差为 ：
变 统 掩 影 焦 改 模 的 系 变 投 大
小
程更 换掩 模 ，从 而保 证刻 蚀 出的微通 道 的宽度 和深 度准 确 。另外在 激光 波长 一定 的条件 下 ，制作 出更 加精 细 的掩 模版 是有 一定 难度 的 。变 焦距 物镜 用于
准分 子激光 加工 在技 术上 是一种 突破 。在 准分 子投
法 是每进 给一 步判 定一下加 工 点的位 置 ，根 据偏差 判 别式 的符号确 定 下一步 的进给 方 向。逐点 比较法
式 中 ａ ，Ｃ ，ｂ 是任 意整 数或分数 ；Ｐ是 ３，２ ａ ｂ 和 ｃ分母 的最小 公倍 数 ， 有 ａ ３Ｐ 且 ＝ａ， ｂ ，， Ｐ Ｐ ￣ｃ 。 － － 曲线插补 的比较判 别函数 的归纳 结果如 下 ： 若 ≥０ 向 进给 一步 ，新 的 Ｑ、Ｆ值为 ： ，
式偏 向于冷 加工 ，并且 加工 的分辨 率 也较其 它激 光 的分辨 率高¨ 。 Ｊ
各运动组份精准定位在最佳成像位置，从而实现高
分辨 率 的激光 加工 。
本 实验 室设 计 的用于 准分 子激 光微 加工 的变 焦 系统 ，首先对连续变化 的微流道边缘 线条进 行插补 运 算 ，其次把插补运算 的结果与投 影光 斑的尺 寸对应起 来 ，再将投影光斑尺寸 的变化 与变焦距 系统 的倍率 的 变化对应起来 ，最后根据倍率 的变化通过变焦 方程 计 算变焦系统 中变焦 组份相应 的位 移量和运动速 度 。工
激光加工光学系统
激光加工机的光学系统--激光束传输.聚焦和观察系统激光基础知识1.1 激光的产生三要素：1.具有亚稳态能级的激活介质——激光工作物质；2.能量泵浦源——提供能量以实现粒子数反转；3.激光谐振腔——多次光放大维持激光振荡；1.2 激光光束的特性1）高光亮度——激光束发散角很小，光能量集中，光强度很高例如：太阳光亮度 3 x 102 W / (cm2.sr) ；气体激光器的光亮度106W / (cm2. sr)；固体激光器的光亮度可达1011W / (cm2.sr)；若进一步将激光束聚焦（空间上集中）或压缩脉冲宽度（时间上集中），则激光束更有极高的光亮度2）高方向性——由于谐振腔对光束方向的限制，激光束发散角很小。
例如He-Ne 激光器的发散角10-1 mrad; 固体激光器的发散角1－10 mrad（毫弧度）3）高单色性——激光的谱线宽度极窄——准单色光；若进一步采用稳频和选取单一纵模，更可大大压缩谱线宽度，可视为单波长。
4）高相干性——由于激光的谱线宽度极窄，传播中能产生相干的两点的时间间隔很大（时间相干性好）；又激光发散角很小，方向性很高，激光束波前面内任意两点均相干（空间相干性好）1.3激光器的输出特性1）激光波长——激光器输出准单色光；不同激光器输出激光波长不同，材料吸收特性各不同；对不同材料用不同的激光来加工。
2）激光输出的能量和功率连续激光: 激光功率P = 激光能量/ 秒脉冲激光: 峰值功率P= 脉冲能量E / 脉冲宽度Tm脉冲激光: 平均功率P=脉冲能量E x 脉冲频率f3）激光束的空间分布特性——基模（TEM00）高斯光束——光场振幅按高斯函数分布；振幅值下降到1/e(=0.368)强度下降到中心强度1/e2 的光斑宽度定义为光斑半径；对应的全角宽度定义为光束发散角；为了改善发散角可用小孔选模，非稳腔选模，拉长谐振腔等方法高斯光束的参数：束腰；等相位面；发散角；基模多模基模与低阶模实际激光束的横模c.调Q 脉冲激光——用调Q 技术压缩脉宽（纳秒量级），提高激光的峰值功率（声光调Q 可达数百千瓦；电光调Q 可至兆瓦以上）；d.超短脉冲激光——用锁模技术压缩脉宽到皮秒至飞秒量级，峰值功率达1012W, 可作很多精密微加工；4）激光束时间分布特性a.连续激光——以连续恒定的功率来描述；b. 普通脉冲激光——以脉冲宽度(毫秒量级）.脉冲能量与脉冲频率来描述；激光焊接常用脉宽1－10ms, 能量1至数十焦尔；峰值功率数千瓦；打孔和切割常用脉宽0.1－2ms ，能量为0.5－20j ；峰值功率达万瓦5）激光束的偏振特性光波是横向电磁波，电矢量与磁矢量总是在相互垂直方向上，一般只讨论电矢量的方向。
三束加工的名词解释
三束加工的名词解释三束加工（triple-beam processing）是一种先进的制造技术，主要应用于材料加工和表面处理领域。
本文将从三束加工的定义、工作原理和应用前景等方面进行详细解释。
一、定义三束加工是指利用三束能量进行材料加工和表面处理的一种高效技术。
其中的三束指的是激光束、等离子束和电子束，它们通过相互作用实现对材料的微观形态和性质进行控制和改变。
二、工作原理三束加工系统由激光束发生器、等离子束发生器和电子束发生器组成，通过控制这三个能量束的频率、功率和时间等参数，实现对材料的加工和表面处理。
具体工作原理如下：1. 激光束：激光束通过高能量光子的作用产生瞬间高温，使材料表面迅速熔化或蒸发。
这种热源可用于雕刻、切割和钻孔等加工，也可用于表面深度改性和纳米结构调控。
2. 等离子束：等离子束是通过加速带电粒子产生的高速离子流。
当等离子束与材料表面相互作用时，会发生碰撞和电离，产生复杂的化学反应和能量传递。
这种能量束可用于表面硬化、合金沉积和陶瓷涂层等处理。
3. 电子束：电子束是通过加速带负电荷的电子产生的高速电子束流。
电子束与材料相互作用时，会发生电子与原子间的碰撞和电离，从而引起材料基因的改变。
电子束广泛应用于改性材料制备、电子雕刻和微纳加工等领域。
三、应用前景三束加工技术的出现，将会给传统的材料加工和表面处理带来革命性的改变。
其主要应用前景如下：1. 新材料研发：通过三束加工技术，可以精确控制材料的微观形态和晶体结构，从而实现新材料的研发和优化。
这对于改善材料的力学性能、导电性能和光学性能等方面具有重要意义。
2. 高效制造：三束加工技术具有高效、精确和可靠的特点，可以实现复杂零件的快速加工和表面处理。
在制造业中广泛应用该技术，将大大提高产品的质量和生产效率。
3. 环境友好：相比传统的化学涂层和腐蚀处理方法，三束加工技术更加环境友好。
它能够减少有害废气和废液的产生，同时还可以节约能源和原材料的使用，有利于可持续发展。
飞秒激光微纳加工技术在多种材料加工领域的应用
飞秒激光微纳加工技术在多种材料加工领域的应用1. 引言1.1 飞秒激光微纳加工技术概述飞秒激光微纳加工技术是一种基于飞秒激光的微纳米加工技术，其特点是在极短时间内（飞秒级别）完成材料的加工过程，具有高精度、低热影响区、无需后续加工等优点。
飞秒激光微纳加工技术通过聚焦激光光束在材料表面产生极高的局部能量密度，使材料在极短时间内产生非线性吸收或光离解效应，从而实现微纳米级的加工。
飞秒激光微纳加工技术在材料加工领域具有广泛的应用前景，可以用于金属、非金属、生物、光学、半导体等材料的加工。
随着激光技术和材料科学的不断发展，飞秒激光微纳加工技术将在高精度光学器件、生物医学器件、半导体器件等领域发挥越来越重要的作用。
飞秒激光微纳加工技术的发展离不开材料科学、光学技术、激光技术等多个学科的交叉融合，其应用前景非常广阔。
随着技术的不断进步和创新，飞秒激光微纳加工技术必将在未来取得更加广泛和深入的应用。
2. 正文2.1 飞秒激光微纳加工技术在金属材料加工领域的应用飞秒激光微纳加工技术在金属材料加工领域具有很广泛的应用前景。
飞秒激光可以实现高精度的加工，对于金属材料的微细加工非常适用。
飞秒激光可以在不损伤周围材料的情况下进行加工，因此可以避免出现热影响区和变质现象，保持加工件的完整性和质量。
飞秒激光加工速度快，效率高，可以大幅提升生产效率。
在金属材料加工领域，飞秒激光微纳加工技术被广泛应用于微孔加工、微槽加工、微纳米结构加工等领域。
飞秒激光可以用于制造微型零部件、微型器件和微型模具，广泛应用于微机械、精密仪器、光电子器件等领域。
飞秒激光还可以进行表面改性、激光打标等应用，为金属材料的功能性提升带来了新的可能性。
飞秒激光微纳加工技术在金属材料加工领域的应用前景十分广阔，将会为金属材料加工领域带来更多创新和发展机遇。
随着技术的不断进步和完善，相信飞秒激光在金属材料加工领域的应用将会得到进一步拓展和深化。
2.2 飞秒激光微纳加工技术在非金属材料加工领域的应用1. 陶瓷材料加工：飞秒激光可以在陶瓷材料上进行高精度的微纳加工，例如雕刻微小的凹坑、槽道等结构，可用于制作微型元器件、传感器等应用。
激光微纳加工技术研究
激光微纳加工技术研究一、激光微纳加工技术的定义激光微纳加工技术指的是通过激光技术对微纳米级尺度进行加工、制造、处理等操作的过程。
可以应用于材料的穿孔、切割、打孔、雕刻、清洗、成像等多种操作。
目前已被广泛应用于制作微电子、微机械、光电元件和生物医学等领域。
二、激光微纳加工技术的原理激光微纳加工技术的原理是利用激光在零点几纳秒到几百纳秒的极短时间内，将光能转化为物理和化学反应能使材料纳米级尺度上发生微小的、精密的、可控的改变，从而实现精密加工和制造。
三、激光微纳加工技术的分类根据激光所使用的波长、功率和参数不同，可以将激光微纳加工技术分为以下几类：1.紫外激光微纳加工技术：利用紫外激光对材料进行加工，可以实现高精度、高速度加工操作，适用于微电子和微机械领域。
2.红外激光微纳加工技术：利用红外激光对材料进行加工，可以实现高速、高效率加工操作，适用于光学和光电领域。
3.超快激光微纳加工技术：利用超快激光对材料进行加工，可以实现纳米级尺度的操作，适用于制造光电元件和微机械领域。
4.飞秒激光微纳加工技术：利用飞秒激光对材料进行加工，可以实现高精度、高速度操作，适用于生物医学、物理实验等领域。
四、激光微纳加工技术的应用领域激光微纳加工技术有着广泛的应用领域，如下：1.微电子制造：可以制造出快速计算机芯片等微电子器件。
2.微机械制造：可以制造出高精度的微型机械装置，如微机器人、微泵等。
3.光学元件制造：可以制造出高精度的光学元件，如镜头、反射镜等。
4.生物医学研究：可以制造出高精度的生物医学器材和药物控释系统。
5.材料制造和加工：可以制造出高强度、高耐磨损的材料，如合金材料、陶瓷材料等。
五、激光微纳加工技术存在的问题和发展趋势激光微纳加工技术虽然有着广泛的应用前景，但仍存在着以下几个问题：1.制程精度不够：由于光学系统设计和制造的不足，制程精度仍不够高。
2.加工效率有限：由于能量转换和光学系统的限制，加工效率有限。
飞秒激光微纳加工用途
飞秒激光微纳加工用途
飞秒激光微纳加工是一种高精度、高效率的微观加工技术，利用飞秒激光的特殊能量特性，可以对各种材料进行微细加工。
这种技术广泛应用于微纳电子、光学器件、生物医学、光子学等领域，在改善设备性能和提高产品质量方面发挥了巨大作用。
以下是飞秒激光微纳加工的主要用途：
1.微电子加工：飞秒激光可以用于制作微电子元器件，例如微型传感器、微电极和微通道等。
这种高精度加工技术可以提高电子元器件的性能和可靠性。
2.光学器件加工：飞秒激光可以用于制作微型光学器件，如光纤连接器、光波导和微型透镜等。
通过精确控制激光参数和加工条件，可以实现高精度和高质量的光学器件加工。
3.生物医学应用：飞秒激光微纳加工在生物医学领域有广泛应用。
可以通过飞秒激光实现细胞操作、组织修复和细胞杀伤等操作。
这种精确控制的加工技术在生物医学领域有着重要的应用前景。
4.材料改性和表面处理：飞秒激光可以用于材料表面的微纳改性和处理。
通过控制激光能量和作用时间，可以实现材料表面的微纳结构化、溅射和烧蚀等处理，从而改善材料的性能和表面特性。
5.光子学器件加工：飞秒激光可以用于制作微型光子学器件，如集成光路和微型光电子器件等。
这种高精度加工技术可以实现光子学器件的高集成度和高可靠性。
总的来说，飞秒激光微纳加工技术在微纳加工领域有着广泛的应用前景。
它具有高精度、高效率和可控性等优点，可以对各种材料进行精确加工和处理。
随着科学技术的不断发展，飞秒激光微纳加工技术在各个领域的应用将会越来越广泛。
应用于短脉冲激光加工的自动调焦系统
０ ａｕｉｇＴ ｃ ｎ ｌｇ ｎ ｎｔｕ ｎｓＴａｊ ｎｖｒｉ ， ｎＭｅｓｒ ｅｈ ｏｏｙａ ｄＩｓｒｍｅ ｔ， ｉ ｉ Ｕ ｉｅｓｙ ｎ ｎｎ ｔ
Ｔａ ｊ ０ ７ ， ｈｎ ） ｉｎｉ ３ ０ ２ Ｃ ｉａ ｎ０
Ａｂ ｔａ ｔ ｓｒ ｃ ：Ａｉ ｄ ａ ｍａ ｅ ｐ ｏ ｅ ｓｎ ｃ ｎ ｌｇ ａ ｕ ｏｆｃ ｓ ｇｓ ｓ ｍ ｓｄ ｓｇ ｅ ｏ ａ ｏ ｓ ｃ ｎ ｕｓ ａ ｅ ｍｅ ｔ ｉ ｇ ｒｃ ｓ ｉ ｇｔ ｈ ｏｏ ｙ， ｌ ａ ｔ ｏ ｕ ｉ ｙ ｔ ｉ ｅ ｉｎ ｄ ｆ ｒ ｎ －ｅ ｏ ｄ ｐ ｌｅｌｓ ｒ ｅ ｌ ｎ ｅ ｎ
ｃ ｍｐ ｔ ｒ ｍｅ ｈ ｎ ｃ ｔ ｃ ｕ ｅ ａ ｄ ｏ ｔ ａ ｙ ｔ ｍ ｓｄ ｓ ｅ ． ｈ ｅａｉ ｎ ｈ ｐ ｂ ｔ ｅ ｘ ｅ ｍｅ ｔ ｓ ｌ ｎ ｏ ｕ ｅ ， ｃ ａ ｉａ ｓｒ ｔ ｒ ｎ ｐ ｉ ｌｓ ｓｅ ｉ ｅ ｉ ｄ Ｔ ｅ ｒ ｌｔ ｓ ｉ ｅｗｅ ｎ ｅ ｐ ｒ ｎ ａ ｒ ｕ ｔ ａ ｄ ｌ ｕ ｃ ｎ ｇ ｏ ｉ ｌ ｅ ｓ
Ｋｅ ｒ ｓ：ａ ｔ ｏ ｕ ｉ ｇ ａ ｅ ｃ ｉ ｉｇ；ｉ ｇ ｅ ｇ ａ ｉ ｎ ；ｉ ｇ ｅ ｐ ｏ ｅ ｓｎ ｙ ｗｏ ｄ ｕ ｏ ｆｃ ｓ ；ｌ ｒｍａ ｈｎ ｎ ｎ ｓ ｍａ ｄ ｅ ｔ ｍａ ｒｃ ｓ ｉｇ件的激光加工 ， 同时 也很少有适用于短脉 冲激光微加工的 自动调焦 系统 。 为 了弥补实验室现有的纳秒脉冲激光加工 系统全靠人 眼调焦 的缺点 ， 出 了基 于 Ｃ Ｄ的检测 方法 ， 提 Ｃ 通过 图像 处
超快激光微纳加工技术
超快激光微纳加工技术一、引言超快激光微纳加工技术是一种新型的加工技术，其具有高精度、高效率、高质量等优势。
在微电子、生物医学、光学器件等领域中得到了广泛的应用。
本文将对超快激光微纳加工技术进行详细介绍。
二、超快激光微纳加工技术原理1. 超快激光的产生与特点超快激光是指脉冲宽度在飞秒级别以下的激光，其脉冲宽度一般为几十飞秒至几百飞秒。
超快激光的产生主要通过调Q技术实现，其具有高峰值功率和短脉冲宽度等特点。
2. 超快激光微纳加工原理超快激光微纳加工技术主要是利用超快激光与材料相互作用时所产生的非线性效应进行微细结构制造。
当超快激光照射到材料表面时，由于其短脉冲宽度和高峰值功率，会使材料表面的电子密度瞬间增加，从而引起材料的非线性光学效应。
这些效应包括多光子吸收、自聚焦、等离子体生成等，最终形成微细的结构。
三、超快激光微纳加工技术的应用1. 微电子领域超快激光微纳加工技术在微电子领域中得到了广泛的应用。
例如，可以利用超快激光制造高精度的微型电路板、传感器等。
2. 生物医学领域在生物医学领域中，超快激光微纳加工技术可以用于制造高精度的生物芯片、仿生器官等。
此外，还可以利用超快激光进行细胞切割和组织切割等操作。
3. 光学器件领域在光学器件领域中，超快激光微纳加工技术可以制造出高质量的反射镜、透镜等。
此外，还可以利用超快激光进行二次谐波产生和频率转换等操作。
四、超快激光微纳加工技术的发展趋势1. 提高加工精度和效率超快激光微纳加工技术的发展趋势是提高加工精度和效率。
目前，超快激光微纳加工技术的加工精度已经达到亚微米级别，但仍需要进一步提高。
2. 拓展应用领域超快激光微纳加工技术还可以在新材料、新器件等领域中得到拓展应用。
例如，在太阳能电池、柔性电子、量子计算等领域中都有广阔的应用前景。
3. 降低成本随着超快激光微纳加工技术的不断发展，其成本也逐渐降低。
今后，随着相关技术的不断完善和普及，其成本将进一步降低。
可实现特殊激光微加工工艺的控制系统
ｒｔ ｙｅ ｃｄ ｒ ｎｒｔｔ ｎ ｌ ｘ ｅｅｒｃｉ ｄｂ ｓｒ － ｉ ｈｃｒ ｕｐ ｔａｅ －ｉ ａ ａｔ Ｏｒ ｏａ ｎ ｏｅ ｏ ｉ ａ ａ ｉ ｗ ｒ ｅｅ ｅ ｙｌ ｅ － ｔ ａｄｔ ｏ ｔｕ ｌｓｒ －ｇ ｌ ｆ ｒ Ｕ － ｒ ｏ ａｏ ｓ ｖ ａ Ｑｓ ｃ ｗ ｏ Ｑｓｎ ｅ Ｃ ｔ －
３卷
．
３ ３
ＪＯ Ｕ ＲＮＡ ｔ Ｏ Ｆ Ｊ Ａ ＮＧ ＳＵ ＮＩ ＥＲ ＳＩ Ｙ（ ｔｒＩ ｃｅ ｃ ｄｔ ｎ Ｉ Ｕ Ｖ Ｔ Ｎａｕａ ｉｎ ｅＥ ｉｏ ） Ｓ ｉ
＿
ｄ ｉ １ ．９ ９ ｊｉ ｎ １７ ７ ７ ．０ ２ ０ ． １ ｏ ： ０ ３ ６ ／．ｓ ．６ １— ７ ５ ２ １ ．２ ０ ６ ｓ
出的控 制 ． 运动 控 制卡控 制 各轴 伺服 电 动机 运 转 ； 光 调 Ｑ控 制 卡 接 收安 装 在 旋 转 轴 上 的 高精 度 激
增 量 式旋 转编 码 器的反馈 脉 冲 ， 对其 进 行 计数 、 频 后 ， 出所 需 激 光调 Ｑ信 号 ． 助 于激 光 调 Ｑ 分 输 借 控 制 卡对 激光 头 旋转 运动 和激 光 器单 个激光 脉 冲输 出的 协调 联 动控 制 ， 形成 单 脉 冲 同点 间 隔 多次
ｃｒｉｇｔ ｔｅｐｏ ｒｍ ｎ ｆ ８４ ｏｉ ｏ ｔ ｌｃｒ ｎ ｅ －ｅｅ ｐ ｄｌｓｒＱ ｓ ｉ ｈｃｒ ， ｈ ｏｄｎ ｒｇａ ｉｇｏ ０ １ ｍ ｔ ｎｃ ｎｒ ａｄａ ｄ ｓｌ ｄｖ ｌ ｅ ａｅ — ｔ ａｄ ｔｅ ｏｈ ＭＣ Ａ ｏ ｏ ｆ ｏ ｗｃ
先进制造技术激光加工技术
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二、激光加工的合理工作参数 (5)
（2）切缝宽度 一般在0.5mm左右，它与被切材料 性质及厚度、激光功率大小、焦距及焦点位置、激光 束直径、喷吹气体压力及流量等因素有关，其影响程 度大致与对打孔直径的影响相似。切割精度可达 ±0.02～0.01mm。
（3）切割厚度 它主要取决于激光输出功率。切割 碳素钢时，1kW级激光器的极限切割厚度为9mm， 1.5kW级为12mm，2.5kW级为19mm；2.5kw级切 割不锈钢的最大切割厚度则为15mm。对于厚板切割 则需配置3kw以上的高功率激光器。
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二、激光加工的合理工作参数 (1)
1．激光打孔尺寸及其精度的控制 （1）孔径尺寸控制 采用小的发散角的微光器 （0.001～0.003rad），缩短焦距或降低输出能量可获 得小的孔径。对于熔点高、导热性好的材料可实现孔径 0.01～1mm的微小孔加工，最小孔径可达0.001mm。 （2）孔的深度控制 提高激光器输出能量，采用合理 的脉冲宽度（材料的导热性越好宜取越短的脉冲宽），应 用基模模式（光强呈高斯分布的单模）可获得大的孔深。 对于孔径小的深孔宜用激光多次照射，并用短焦距 （15～30mm）的物镜打孔。
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二、激光加工的合理工作参数 (4)
2．激光切割的合理工作参数 除精细切割如切割硅片可用YAG固体激光器外，激 光切割一般采用CO2以激光器，其工作参数主要有切割 速度、切缝宽度和切割厚度。 （1）激光切割速度 它随激光功率和喷气压力增大 而增加，而随被切材料厚度增加而降低。切割6mm厚 度碳素钢钢板的速度达到2.5m／min，而厚度为 12mm的钢板仅为0.8m/min。切割15.6mm厚的胶 合板为4.5m/min，切割35mm厚的丙烯酸酯板的速 度则达27m/min。
激光微纳制造技术
激光微纳制造技术激光微纳制造技术是一种基于激光技术的微纳米级制造方法，它在现代科技领域发挥着重要作用。
本文将从激光微纳制造技术的基本原理、应用领域以及发展前景三个方面进行介绍。
一、激光微纳制造技术的基本原理激光微纳制造技术是利用激光的高能量、高聚焦性和高定位精度，通过控制激光束的能量和位置，对材料进行加工、切割、成型等操作的技术。
激光微纳制造技术主要包括激光光刻、激光切割和激光打印等多种方法。
激光光刻是利用激光束对光刻胶进行曝光和显影，形成微细图案的过程。
它广泛应用于集成电路、光电子器件等领域，可以实现高精度、高分辨率的微纳加工。
激光切割是利用激光束对材料进行高能量的熔化和蒸发，实现精确切割的过程。
激光切割可以应用于金属、塑料、陶瓷等材料的加工，具有高速、高精度和无接触的特点。
激光打印是利用激光束对材料进行局部加热和熔化，实现图案打印的过程。
激光打印可以应用于3D打印、生物医学等领域，具有高精度、高效率和可定制化的特点。
激光微纳制造技术在多个领域都有广泛的应用。
首先，在微电子制造中，激光微纳制造技术可以实现集成电路的制造和修复，提高芯片的性能和可靠性。
其次，在光电子器件制造中，激光微纳制造技术可以实现光波导器件、激光器件、光学微结构的加工和制备，为光通信和光存储等应用提供关键技术支持。
此外，在生物医学领域，激光微纳制造技术可以实现生物芯片、人工器官、药物释放系统等的制造，推动医学诊断和治疗的进步。
另外，激光微纳制造技术还可以应用于新能源、新材料、航空航天等领域，为科学研究和产业发展提供新的手段和工具。
三、激光微纳制造技术的发展前景激光微纳制造技术具有高精度、高效率和可定制化的特点，具备广阔的发展前景。
随着科技的不断进步，激光技术和微纳加工技术的不断发展，激光微纳制造技术将会在更多领域得到应用。
首先，随着集成电路尺寸的不断缩小，激光光刻技术和激光切割技术将会有更广泛的应用。
其次，随着3D打印技术的快速发展，激光打印技术将会在制造业和生物医学领域有更多的应用。
光学设备制造中的激光微加工技术教程
光学设备制造中的激光微加工技术教程激光微加工技术是一种高精度加工方法，广泛应用于光学设备制造中。
本技术利用激光束的高能量密度和高定位精度，可以对各种材料进行微米尺度的加工和加工。
在光学设备的制造过程中，激光微加工技术不仅可以提高制造效率，还可以提高制造精度。
本文将介绍激光微加工技术的原理、应用领域以及加工过程中需要注意的事项。
一、激光微加工技术原理激光微加工技术利用一束高强度激光束对工件表面进行加热或烧蚀，实现精密的加工效果。
激光微加工技术的原理主要包括以下几点：1. 激光照射：将激光束集中照射到待加工材料上，激光束的高能量密度可以在短时间内提供足够的热量。
2. 热物理作用：当激光束照射到材料表面时，光能被吸收，转化为热能。
在热传导和热膨胀作用下，材料的表面会发生热变形。
3. 蒸发和烧蚀：在激光束的作用下，材料表面温度升高，达到蒸发温度或燃点时，材料开始蒸发或烧蚀。
4. 流体冷却：为了防止工件过热，通常会使用辅助流体进行冷却，如气体吹扫或激光加工沉积。
二、激光微加工技术的应用领域激光微加工技术在光学设备制造中具有广泛的应用。
以下是一些常见的应用领域：1. 光纤制造：光纤是光学设备中不可或缺的组成部分，激光微加工技术可以用于光纤的连接、切割和表面处理等工艺。
2. 光学元件加工：激光微加工技术可以用于加工光学元件，如制造光栅、光学镜头和光学棱镜等。
3. 光学薄膜加工：激光微加工技术可以用于光学薄膜的刻蚀和沉积，以改善光学薄膜的反射和透射性能。
4. 显示器制造：激光微加工技术可以用于显示器的雕刻和精细加工，提高显示效果和图像质量。
5. 激光制造技术：激光微加工技术还可以应用于其他激光制造工艺，如激光打标、激光划线和激光打孔等。
三、激光微加工技术操作要点激光微加工技术要求操作人员具有一定的专业知识和技能。
以下是在激光微加工过程中需要注意的事项：1. 材料选择：不同材料对激光的吸收率和热导率有所差异，因此在选择材料时需要考虑其对激光的响应性能。
激光加工系统
1发展激光技术与原子能、半导体及计算机一起，是二十世纪最负盛名的四项重大发明。
激光作为上世纪发明的新光源，它具有方向性好、亮度高、单色性好及高能量密度等特点，已广泛应用于工业生产、通讯、信息处理、医疗卫生、军事、文化教育以及科研等方面。
据统计，从高端的光纤到常见的条形码扫描仪，每年与激光相关产品和服务的市场价值高达上万亿美元。
我国激光产品主要应用于工业加工，占据了40%以上的市场空间。
激光加工作为激光系统最常用的应用，主要技术包括激光焊接、激光切割、表面改性、激光打标、激光钻孔、微加工及光化学沉积、立体光刻、激光刻蚀等。
激光加工设备就是利用激光加工技术改造传统制造业的关键技术设备之一，主要产品则包括各类激光打标机、焊接机、切割机、划片机、雕刻机、热处理机、三维成型机以及毛化机等。
这类产品已经或正在进入各工业领域。
从全球激光产品的应用领域来看，材料加工行业仍是其主要的应用市场，占比为35.2%;通信行业排名第二，其所占比重为30.6%;另外，数据存储行业占据第三位，其所占比重为12.6%。
与传统加工技术相比，激光加工技术具有材料浪费少、在规模化生产中成本效应明显、对加工对象具有很强的适应性等优势特点。
在欧洲，对高档汽车车壳与底座、飞机机翼以及航天器机身等特种材料的焊接，基本采用的是激光技术。
据《2013-2017年中国激光加工设备制造行业产销需求预测与转型升级分析报告》[1]数据显示近十年来，随着工业激光应用市场在不断扩大，激光加工领域也不断开拓，由传统的钟表、电池、衣扣等轻工行业向机械制造业、汽车制造业、航空、动力和能源以及医学和牙科仪器设备制造业等应用领域拓展，将有效拉动激光加工设备的需求。
2011年，全球激光工业加工设备销售额获得了强劲的两位数增长。
据《工业激光解决方案》(ILS)的数据显示，2011年全球激光系统销售收入70.60亿美元，同比增长16%，其中，激光器销售收入19.56亿美元，同比增长18%。
新型微加工专用激光系统
削 ， 求激 光束 具 有 精 确 的 同 心度 。ＴＩ 要 系列 Ｑ 开 关 激 光器在 不 同的输 出功率 下 ， 沿光 束传 播方 向上 ，
同心度 偏差 只有 百分 之几 。
短 脉 冲也 十分 适 合钢 和 硬 金 属 的 打孔 和成 型 ，
可 在 １ｍｍ 厚 的钢 板上 加工 出孔 径 为 ３ ｍ 到几 百 ０
的重 复 频 率 在 ３ Ｈｚ时 ， 脉 冲 能 量 均 可 达 １ ５ ０ｋ 单 ．
ｍＪ 。根据 脉 冲 峰 值 的 不 同 ， 冲 宽 度 可 达 １ 脉 ０～
８０ ｎ ｓ
光 源 是 激 光 微 加 工 应 用 的 必 备 条 件。 德 国
Ｔ ＲＵＭＰ Ｆ公 司研 发 出一 种专 门适 用 于微 加 工 的 激
３ 微 加 工 专 用 激 光 加 工 系统 的应 用 实例
３ １ 加工 太 阳能 电池硅 片的 划片 ．
太 阳 能电池 硅 片 中的 Ｐ Ｎ结 过 渡 区 只有 几百 纳 米厚 ， Ｐ 结 的制造 加工 过程 中 ， 在其 电池 边 缘 在 Ｎ 易
２ 微 加 工 专 用 激 光 加 工 系统 的工 作 特 点
光加 工 系统 。
１ 微 加 工 专 用 的 激 光 加 工 系统 性 能 指 标
德国 Ｔ ＲＵＭＰ Ｆ公 司 的 Ｑ一 开关 固 态 激 光 器 如
图 １所示 ， 峰值 能量 可 达 ２ ０ｋ ， ０ Ｗ 为新 材 料 加 工提 供广 泛的空 间 ， 其光 斑质量 、 向性 和脉 冲能量 均具 指 有高稳 定性 ， 且重 复 率高达 ２ ０ｋ ， 微加 工专 用 ０ Ｈｚ 该
２ １ 高稳定 性性 能和 高 同心 度光 斑 ． 在微 加 工 过程 中 ， 由于 必 须对 加 工 区 域热 的影 响进 行严格 限制 ， 因此 要 求 激 光 光 束具 有 高 脉 冲 能
超快激光微结构加工原理和典型应用2500字
超快激光微结构加工原理和典型应用一、简介超快激光微结构加工是指利用飞秒或皮秒激光对材料进行微观结构加工的一种先进工艺。
与传统激光加工相比，超快激光具有更高的精度、更小的热影响区和更少的毁伤效应，因此在微结构加工领域具有巨大的应用潜力。
本文将对超快激光微结构加工的原理和典型应用进行探讨。
二、原理1.超快激光的产生飞秒激光和皮秒激光是超快激光加工的基础工具。
飞秒激光是指脉冲宽度在飞秒（1飞秒=10^-15秒）量级的激光，而皮秒激光则是脉冲宽度在皮秒（1皮秒=10^-12秒）量级的激光。
这两种超快激光具有极高的峰值功率和极短的脉冲宽度，可以实现对材料的高精度加工。
2.超快激光的加工原理超快激光微结构加工的原理主要包括光学非线性效应、电子动力学效应和热动力学效应。
在超快激光作用下，材料的电子和原子会发生非常快速的相互作用，形成各种微观结构，如微孔、微凹、微槽等。
通过控制激光的参数和材料的特性，可以实现对材料的精细加工。
三、典型应用1.微纳加工超快激光微结构加工在微纳加工领域具有广泛的应用。
通过精密控制激光的脉冲能量和频率，可以实现对微米甚至纳米尺度的微细结构加工，如微透镜、微透孔、微阵列等，广泛应用于光学、生物医学、电子等领域。
2.表面功能化超快激光微结构加工也可以实现对材料表面的功能化处理。
利用超快激光可以在材料表面形成微纳米结构，改变其表面特性和性能，实现超疏水、超疏油、超抗菌等功能，广泛应用于涂料、材料防污、抗菌等领域。
3.生物医学应用超快激光微结构加工在生物医学领域也有重要应用。
通过控制激光的参数和加工过程，可以实现对生物细胞、组织和生物材料的微观加工和定向修复，为生物医学领域的研究和临床治疗提供了新的手段和途径。
四、个人理解超快激光微结构加工作为一种新兴的加工技术，具有巨大的潜力和应用前景。
我个人认为，在未来的发展中，超快激光微结构加工将会在光学、生物医学、电子等领域发挥越来越重要的作用，为人类社会的进步和发展带来更多的可能性和机遇。
超短脉冲激光微细加工介绍讲解
THANK YOU
感谢聆听
生物医学工程
超短脉冲激光可以用于生物医学工程领域，如对 生物组织的无损检测和加工等。
光学器件制造
超短脉冲激光可以用于制造各种光学器件，如透 镜、棱镜、光栅等。
精密机械加工
超短脉冲激光可以用于精密机械加工领域，如对 金属材料的精细切割和打孔等。
03
超短脉冲激光微细加工原理
微细加工简介
微细加工是指利用微细加工技术将材料加工成微小尺寸的过程， 广泛应用于电子、光学、机械等领域。
80%
提高生产效率
超短脉冲激光微细加工技术具有 高精度、高效率的优点，能够大 幅提高生产效率和产品质量。
02
超短脉冲激光技术基础
激光原理简介
激光原理
激光是受激发射放大而产生的 光，具有高亮度、高方向性、 高单色性和高相干性等特点。
激光产生
通过特定介质受到激发，产生 光放大，再通过谐振腔的选频 作用获得特定波长的激光输出 。
竞争激烈，需要不断提高技术水平和产品质量。
通过技术创新和市场拓展，在竞争中占据有利地位，满足客户 对高品质、高效率加工的需求。
未来发展趋势与展望
发展趋势
超短脉冲激光微细加工技术将不断向高精度、高效率、智能化方 向发展。
展望
未来超短脉冲激光微细加工技术将在微纳制造、生物医疗、光学 器件等领域发挥更加重要的作用，为科技进步和社会发展做出更 大的贡献。
06
超短脉冲激光微细加工的挑战与前景
技术挑战与解决方案
技术挑战
超短脉冲激光微细加工技术面临着加工精度、稳定性、效率等方面的 挑战。
解决方案
采用先进的激光器、精密的控制系统和优化的加工工艺，提高加工精 度和稳定性，同时探索更高效的加工方法。
激光微纳加工技术研究
激光微纳加工技术研究随着科技的不断发展，微电子技术、信息技术、纳米技术等各个领域都在向纳米级别的方向迅速发展，这就对现有的加工技术提出了更高的要求，需要能够在纳米尺度下进行高精度、高效率的加工。
而激光微纳加工技术，则在这个领域中占据着举足轻重的地位。
1、激光微纳加工技术的原理激光微纳加工技术是指利用激光作为能量源对微纳级别的材料进行精确加工的技术。
在激光微纳加工过程中，激光束通过光学系统进行调节后，直接照射到待加工的材料表面，通过激光与材料相互作用的过程，就能够对材料进行微观层次的加工，包括切割、刻蚀、打孔、高精度的表面处理等。
激光与材料相互作用的过程主要有三种形式：吸收热作用、非线性光学作用和等离子体作用。
尤其是后两种作用在激光微纳加工中发挥了重要的作用。
2、激光微纳加工技术的优势激光微纳加工技术在微纳加工领域中，具有多方面的优势。
其中较为明显的优势包括：（1）高精度：激光是一种高精度的工具，具有非常小的聚焦热源。
这使得激光可以在微观层面上进行特定区域的加工，从而得到高精度的零部件和元器件。
（2）高解析度：激光微纳加工技术能够实现几乎无限的加工精度，其最小加工精度可以达到亚微米级别。
这使得激光微纳加工不仅仅能够应用于包括硅基在内的光电子技术、半导体技术、薄膜制造技术等，同时也能够应用于纳米材料的研究和生产中。
（3）高效率：激光微纳加工技术具有非常高的加工效率，可以在非常短的时间内完成材料的加工，还可以使加工产生的废料数量减少。
这不仅可以提高加工的效率，同时也可以降低加工过程中的能耗和成本。
3、激光微纳加工技术的应用目前，激光微纳加工技术已经广泛应用于各个领域。
其中，光子学、微电子学、超快动力学、精密仪器、生物医学、纳米制造等领域，都是激光微纳加工技术的主要应用领域。
（1）光子学领域：激光微纳加工技术可以通过精细的光学系统，实现对光子学器件的精确加工。
例如，通过激光微纳加工技术可以制造出具有高品质因子的微腔，从而实现微腔激光器的制备。
基于PC平台的高精度激光微加工系统的研制
第２ １ 期
２ ０ １ ３年 ７月
科
学
技
术
与
工
程
Ｖｏ １ ． １ ３ Ｎ ｏ ． ２１ Ｊ ｕ １ ．２ ０ １ ３
１ ６ ７ １ —１ ８ １ ５ （ ２ ０ １ ３ ） ２ １ — ６ ２ ２ ９ － ０ ６
Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ａ ｎ ｄ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ
⑥
２ ０ １ ３ Ｓ ｃ ｉ ． Ｔ ｅ ｃ ｈ ． Ｅ ｎ ｇ ｒ ｇ ．
矿 冶 技 术
基于 Ｐ Ｃ平 台的高精度激光微加工 系统 的研制
貊泽强 ， 余 锦 樊仲 维 刘 洋 ， 葛文琦 张 雪 聂树 真
郭广妍 ’ 王治昊 ， 王 昊成 ，
介绍 了基 于 Ｐ Ｃ机 的高 精 度 激 光 微 加 工 系 统 ，
微加 工系 统首 先对 对 激 光 光 束 进 行 整形 ， 利 用 上 位 机 软件 对 图 形 文 件 进 行 解 析 ， 提取加工数 据 ， 通 过
２ ０ １ ３年 １月 ２ １日收到 第一作者简介 ： 貊 泽强 ， 男 。中 国科 学 院光电研究 所激 光工 程 中心
光源是 自主 研 制 的 １ ０ ６ ４ ｎ ｍ —５ ３ ２ ｎ ｍ —３ ５ ５ ｎ ｍ 三
高； 另一个原 因是激光 源 的性 能的提高 ， 高峰值功 率， 高光束质量 的半导体 激光器 的研 制成功 ， 极大 地 提升 了激 光加 工 的加 工 效 果 。此 外 ， 还 有 一 个 更
得 更小 的光 斑 聚焦光 斑优化 加 工效 果 。其 次 是加 工 结构 ， 在 对 比多 种 加 工 方 式 后 ， 决 定 采 用 工 作 台移 动式 ， 这种加工方式 ， 既 能 充 分 地 保 证 激 光 光 束 稳
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ProMaster
规格 加工对象定位
– – – – 零件固定 直径80mm真空吸盘 XY移动 100×100mm XY分辨率 1mm XY重复定位精度 1-2 mm
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光束传输装置 Motion — 位移台 Laser — ATL准分子激光器 Vision — 双相机所见即所得 系统 Lens — 紫外微加工透镜 Software — ProcessPower 软件
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ProMaster
性能:
– ProMaster使用超短波长和ns级脉宽的紫外准分子激 光，确保对加工对象的最高峰值功率耦合。加工精 度可以达到mm量级，并且切口和热效应都极小。 – ProMaster使用掩膜投影来选定加工对象的加工区域。 从32个图案中选择合适图案，逐次重复，或移动 X,Y直接刻写复杂的图案。新的“智能光阑”选件 是将图案（圆形、三角形）与受程序控制的矩形光 阑结合，产生无限的组合图案，并存储在计算机里 作为“虚拟掩膜”来调用。
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MicroMaster
性能：
– 材料对紫外激光微加工具有最小的热影响区， 包括包括各种不同的聚合物，陶瓷，玻璃， 金属，薄膜。在248nm和193nm之间可以使 用光学转换套件。 – 加工典型特征值为5mm-2mm。掩模选择可以 通过32图案掩模板，和/或电动矩形光阑进 行。可以组合图案。复杂图案模式可以通过 控制激光发射和零件移动来实现。
MicroMaster
规格 激光
– – – – – – 波长 248nm（193nm可选） 脉冲能量 14mJ 在248nm(10mJ 在193nm) 重复频率 300Hz（500Hz可选） 脉宽5-6ns 光斑4×6mm 发散2×1mrad
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OPTEC准分子激光加工系统
OPTEC主要加工系统型号： MicroMaster ProMaster LSV3 MAS300 LightBench-Rx LAP2000 Processing Tools Laser Trimming Tools
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ProMaster
规格 光束传输
– 能量密度 0.5-5J/cm2，手动设置分级控制能 量密度。附加的内部聚光镜使用户自定义能 量密度范围 – 标准掩膜选择 线性电动32图案选择器，包括 圆形、方形和条纹的标准掩膜。用户自定义 的掩膜也可以使用 – 加工分辨率 ＜1.5mm – 视场 同轴视场，全屏放大为400X
微细加工( micro-fabricat ion) 起源于半导体制造工艺, 是指加 工尺度在微米级范围的加工方式, 在微机械研究领域中, 它是微米 级, 亚微米级乃至纳米级微细加工的通称。
– Microfabrication 微细加工（结构，功能，性能） – Micromachining 精细加工（尺寸精确，机械加工）
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MicroMaster
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MicroMaster
Mask — 掩膜 BDU —
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LSV3
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LSV3
特性和规格:
加工类型 LSV3 头部含数值孔径 0.2， 193nm 镜头, 同轴,照明及颜色聚焦。同轴视场。 黑色亚光处理，焊接钢框架,辉长岩基地， 桥形结构，蜂巢形光学控制台，光学滑轨。 兼容 ATL Atlex 或相干 Excistar XS 准分子激光。 AT4010 5-85%手动，外加闸门控制 动态系统镜面 机动掩膜选择 1.5mm 达 10J/cm2
3
激光微加工常用方法
photolithogr aphy
etching technology LIAG
漆胶
1.化学异向蚀刻
X射线曝光
光刻
2.离子束蚀刻
电铸成形
显影
3.激光蚀刻
注塑
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激光微加工
中北大学、四川 马尔斯等科研单 位光栅加工的常 规工艺
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MicroMaster
规格 加工对象定位
– – – – XY移动 200×200mm XY分辨率 1mm XY重复定位精度 1mm XY速度 40mm/s
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MicroMaster
特点：
– 激光光束亮度高且短脉冲 – 掩模投影缩倍由电脑控制，连续可变 – X,Y定位于刚性花岗岩上，线性驱动，分辨率为 1µ m – 机动焦点控制（沿Z轴） – 配有同轴和离轴相机，模式识别软件可选 – 功能全面的PcoessPower软件 – CAD/CAM界面 – 快速响应时间，易于操作的软件程序
区别于传统的激光加工
激光微加工区别于传统的激光焊接、切割、打孔、表面改性 等，包含范围非常广，能无限激发人的创造力。
微加工分类
微细加工方式十分丰富, 包含了各种现代特种加工, 高能束等 加工方式。而微机械制造过程又往往是多种加工方式的组合。目 前, 常用的有以下方法:
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MicroMaster
规格 光束传播
– – – – – 能量控制 5-95% 缩倍4-20 紫外光学分辨率 ＜1.5mm 焦距 25mm 目标能量密度 0.25-10J/cm2，使用光束汇聚选件可 达25J/cm2 – 视场 离轴40X，同轴150-500X由透镜缩倍决定
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ProMaster
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ProMaster
Laser —
Hisky Technology (Hong Kong) Limited 瀚宇科技(香港)有限公司
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MicroMaster
性能
– 选择加工效果最佳缩倍（ 4-20X ），全自动 （MicroMaster独有的特点） – 能量密度为0.25-10J/cm2,良好的软件程序辅 助选择最佳工艺参数。 – 光学分辨率1.5mm， – 材料和能量密度定义了
激光微加工系统
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激光微加工系统
激光微加工
准分子激光微加工 飞秒激光微加工
Hisky Technology (Hong Kong) Limited 瀚宇科技(香港)有限公司
2
激光微加工
微加工的概念
OPTEC专业使用准分子和脉冲激光设计
和搭建微加工系统。与ATL和GSI Lumonics密切合作超过15年，提供一切 系统组件，小型工作站，交钥匙工业应 用。 OPTEC提供一站式解决集成加工知识， 创新功能，客户定制和工业可靠性。 OPTEC的加工系统正在全球推行，他们 与合作正在密切合作。
6
激光微加工
准分子（Excier）微加工 – 准分子激光由于具有波长短(〈250nm) , 聚焦直径小, 功率谱密度高, 且属于冷光源等优点而成为最有前 途的激光源。准分子激光蚀刻技术是当前激光微细 加工最先进的技术之一。目前常用的有氟化氩准分 子激光和氯化氙准分子激光。. 飞秒（Femto）微加工 – 飞秒激光微加工是当今世界激光、光电行业中极为 引人注目的前沿研究方向。 – 因其具有能耗低，加工材料广泛，高精度，高质量， 高分辨率，对环境没有特殊要求，无污染等特点， 推动激光微加工向低成本，高可靠性，多用途，产 业化方向发展。
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MicroMaster
应用： 选择性的去除聚合物 微型钻孔/开槽 微铣削/表面结构。 3D结构，含透镜 薄金属膜图案。 OLEDs，微流体，传感器 聚合物-陶瓷-金属-无机材料
Hisky Technology (Hong Kong) Limited 瀚宇科技(香港)有限公司 21
ProMaster
规格 激光
– 波长 248nm（193nm可选） – 脉冲能量 14mJ 248(10mJ 193) – 重复频率 0-300Hz（500Hz可选），由软件 控制 – 脉宽5-6ns – 光斑4×6mm – 发散2×1mrad