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發(fā)布時間:2019-04-24 來源:元祿光電
激光是一種通過受激輻射產(chǎn)生的光放大,通過刺激原子導致電子躍遷釋放輻射能量而產(chǎn)生的具有同調性(Coherence)的增強光子束,其特點包括發(fā)散度極小、亮度(功率)很高、單色性好、相干性好等。產(chǎn)生激光需要“激發(fā)來源”、“增益介質”、“共振結構”這三個要素。自1916年愛因斯坦描述了原子的受激輻射與自發(fā)輻射的關系以來,人們便開始猜想,激光是否可用來加強廣場;1958年美國科學家根據(jù)氖光燈泡照射一種稀土晶體時候發(fā)出鮮艷的、始終聚集在一起的強光現(xiàn)象提出了激光原理,即物質在受到與其分子固有振蕩頻率相同的能量激發(fā)時,都會產(chǎn)生這種不發(fā)散的強光--激光;1960年美國科學家梅曼利用高強閃光燈來刺激紅寶石,由此產(chǎn)生了0.6943微米的激光,世界上第一束激光,激光因此從科學理論階段進入到實驗物理階段,自此以后激光技術便是多點開花,并從實驗物理階段進入到應用階段,并迅速走紅,被譽為 20世紀以來最偉大的發(fā)明之一,稱之為最快到刀、最準的尺,現(xiàn)如今的日常工業(yè)生產(chǎn)過程中已經(jīng)無法脫離激光技術衍生出來的激光加工設備,成了一種重要的加工工具,覆蓋到軍工、航空航天、汽車制造、醫(yī)療、電子制造、光伏生產(chǎn)等多領域當中。
伴隨著時間的演進,人類在激光領域內的探索也在不斷突破,并取得了傲人的成果,如光纖激光、CO2激光、綠光、藍光、紫外光、深紫外光、X射線激光等等,為各種商業(yè)、醫(yī)療、工業(yè)應用提供了強大的后援支撐。在發(fā)展不同波段激光同時,也在不斷探索激光的應用,如激光切割、激光焊接、激光打標、激光覆熔、激光打孔等,而激光刻蝕也正是在此階段伴隨著市場需求應運而生,并迅速躥紅,衍生出多種應用,覆蓋到電子、光伏、醫(yī)療、新能源等多領域中。在激光刻蝕應用不斷縱向發(fā)展的同時,激光科學家、工程師們未曾落下對激光技術原理的開發(fā),將激光技術朝向更高亮度、超短脈沖時間方向發(fā)展,取得了可喜的成績,并以此來反饋市場,作用于市場,市場經(jīng)濟效應下有反饋大研發(fā)和科學原理突破上,形成閉環(huán),最終形成了一條完整的激光產(chǎn)業(yè)鏈,由科學基礎、科學材料、科學原理、科學技術、科學應用、科學實驗技術、市場經(jīng)濟反饋等形成產(chǎn)業(yè)鏈中的不可或缺的重要組成部分,而其中的每一個產(chǎn)業(yè)應用又形成小的產(chǎn)業(yè)鏈,作用于市場,反饋到科研,無數(shù)個閉環(huán)產(chǎn)業(yè)鏈圍繞在大的產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)境下,就好像是相對論里面的引力作用,誰也離不開誰,但又相對獨立,相互影響。
我們試著以激光刻蝕的發(fā)展應用來探討激光加工技術的工業(yè)應用發(fā)展趨勢,試圖向大家推廣激光刻蝕應用,并希望客人能夠提供相互合作、配合研發(fā)的機會,從一種工具的角度出發(fā)解決問題,并反饋到激光刻蝕工具工藝研發(fā)與改善。
激光刻蝕設備的原理是利用激光光束燒蝕材料表面,并汽化材料,從而達到材料去除、刻蝕的目的,可根據(jù)材料對波長吸收的特性選擇使用不同波段的激光如1064nm、532nm、355nm激光等,不同的波長針對不同的材料和加工用途。如玻璃材料上的導電ITO材料通常選擇1064nm的可調脈寬激光刻蝕、電致色玻璃行業(yè)采用532nm綠光激光刻蝕FTO等、銅薄膜材料選用355nm紫外激光刻蝕等。
超快激光刻蝕機600*1200mm
最初的激光刻蝕設備應用單一,甚至在激光圈子內都有一個統(tǒng)一的名稱即觸摸屏激光刻蝕機,應用單一,僅針對觸摸屏行業(yè)單一用途,隨著市場應用需求的不斷提升,傳統(tǒng)工藝的限制,新的應用逐漸被開發(fā),如光伏行業(yè)激光刻蝕、傳感器行業(yè)激光刻蝕、電致色玻璃激光刻蝕、發(fā)光玻璃激光刻蝕等等,除了一些導電材料的刻蝕,也逐漸應用到無機材料的刻蝕領域中如氧化鈦、氧化鋯激光刻蝕等,為激光刻蝕設備的應用打開了新的大門。
而隨著市場應用的需求逐步提升,對激光刻蝕設備的要求也在不斷增加,以鈣鈦礦電池為例,早期的太陽能光伏電池采用納秒級別的1064nm紅外以及納秒532nm或515nm綠光即可滿足,主要針對單層導電材料的刻蝕,如ITO、FTO、硅片劃線等,而鈣鈦礦電池市場中的需求則朝向多層材料、超精細激光刻蝕的需求發(fā)展,對激光也提出了更高的要求,納秒級別的激光技術已經(jīng)無法滿足加工需求。一種超短脈沖、高頻率、高單脈沖能量的激光器引入到鈣鈦礦電池加工當中,如皮秒綠光激光刻蝕機、紅外飛秒激光刻蝕機等。
在引入初期,采用的均來自進口激光器,如相干、光譜物理、通快等公司,其特點是貴,對于用戶來說承擔的費用太高,不適合前期投入的研發(fā)與生產(chǎn),因而轉向對國產(chǎn)超快激光器的開發(fā),并逐漸通過在工藝中的使用完善核心器件,針對性更高,最終形成了一整套完整的鈣鈦礦電池激光刻蝕產(chǎn)線,這也是國產(chǎn)設備的特色,哪里有問題哪里去修改,直到滿足客人需求為止,響應速度快、價格便宜,是攻城拔寨的利器。
自應用到鈣鈦礦電池激光刻蝕項目中后,超快激光刻蝕設備的應用又可以向無機電池、有機電池以及航空領域、環(huán)保領域、醫(yī)療領域等多方面發(fā)展,得益于超短脈沖、高頻率、高能量的激光技術突破,以此為基礎,元祿光電從鈣鈦礦電池激光刻蝕應用后輻射到有機太陽能電池、航空航天、醫(yī)療應用領域中,為超精細線寬激光刻蝕提供了解決方案。以航空航天為例,利用超短脈沖激光刻蝕設備在藍寶石玻璃上劃線,線寬小于20微米,深度5微米,間隔500微米,邊緣無毛刺,與納秒光源相比,線寬、間隔均可滿足要求,但納秒激光做出深度一致性差,毛刺較為嚴重,而超快激光刻蝕設備能有效解決這一問題,這也是既市場應用反饋到激光刻蝕設備前端激光技術超快應用發(fā)展又回過頭作用于開發(fā)市場應用的典型案例,這樣的案例在激光刻蝕設備中體現(xiàn)的淋漓盡致,這樣的循環(huán)發(fā)展,相互推動,相互影響條件下的小型激光產(chǎn)業(yè)鏈還有許許多多,如激光打孔設備、激光調阻設備等都在向前推進,作用于市場,同時又從市場經(jīng)濟中反饋到產(chǎn)品完善、產(chǎn)品研發(fā)上,從而推動整個行業(yè)的健康發(fā)展,形成一個完整的產(chǎn)業(yè)鏈。
玻璃激光刻蝕
這條產(chǎn)業(yè)鏈的構成結構可以是某個方面突出帶動其他小產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,也可以是是市場作用下的推進,更是技術研發(fā)突破帶來的紅利,正如激光刻蝕設備一樣,設備的出現(xiàn)作用到某一領域,而領域的延伸使得激光刻蝕機能夠向光寬廣的領域發(fā)展,從而反饋到研發(fā)、改善,在此作用到市場應用,一種良性循環(huán)。因此在激光刻蝕設備的趨勢上不僅僅是在研發(fā)上要下工夫、投入人力、物力、財力,同樣要在市場開拓上投入更多的精力,要讓客人參與到前端研發(fā)當中,以解決客人的問題為導向,相互促進,共通成長。武漢元祿光電m.liningyun.cn
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