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1. 前言1960年美国物理学家TH梅曼制造了世界上第一台红宝石雷射器，从此人们便可获得优良单色性、方向性好、高亮度的光。原子受激辐射产生的光，即“激光”，是二十世纪人类最伟大的发明之一。雷射广泛应用於社会各个领域，医学、军事、通讯、工业，创造了许多新兴产业也改变了许多传统产业。雷射冷却是利用雷射和原子的相互作用减速原子运动以获得超低温度原子的高新技术。温度的本质是自由运动粒子密度和自由粒子平均动能的度量，粒子运动越快，物体越热温度越高；粒子运动越慢，物体温度越低，为了不断降温达到绝对零度，降低自由粒子的运动速度成了唯一的方法。早在20世纪初就发现光对原子有辐射压力，利用雷射可以加速原子同样也可以使原子减速。 在现代物理中，许多实验工作如原子钟，囚禁原子离子，都需要对粒子进行控制，首先就要放慢它们的速度，提高测量的精度，雷射冷却广泛应用於冷原子物理中，这项技术使得操纵和控制单个原子成为可能，也能减少在热原子中由於原子无规则热运动与碰撞带来的测量误差。 1997年诺贝尔物理学奖颁给了美国华裔物理学家朱棣文、科恩·塔诺基和法国的威廉·菲利普斯，以表彰他们发现了激光冷却和捕获原子的方法。2. 如何把原子冷却下来2.1 多普勒技术－雷射减速原子雷射冷却涉及光的多普勒效应光的动量原子能阶量子化以及原子对光子的随机吸收。从上世纪七、八十年代以来，科学家就能利用一种叫做多普勒冷却的技术来冷却原子。例如用一对相向运动的雷射光束，先将原子至於两束雷射之间，雷射的频率要略低於原子吸收光谱线的中心频率，假设原子向其中一边的A雷射移动，由於多普勒效应，原子感受到的雷射光束频率升高，原子吸收来自A雷射的光子的几率增大，同样的对於另一边的B雷射，感受到原子光，如果有上下、左右、前后各个方向的雷射光束就能将朝各个方向移动的原子都减慢速度，达到原子冷却的目的。所谓多普勒效应，想像一下，当你听到一个车辆鸣笛，它接近时声音会高，远离时声音会低，这就是多普勒效应。在多普勒冷却中，原子会因为多普勒效应而变慢，就好像被一个微型「雷射煞车」煞车了一样。透过这种技术能将原子冷却到绝对温度以上1nK。 沿笛卡尔座标系轴向摆放的三对雷射光束 2.2 磁光阱技术－空间束缚原子磁光阱技术透过精密调控磁场和光场之间的相互作用，实现对微观粒子的精确控制，这里的「阱」类似於一个位能陷阱，能够将物质束缚在一个特定的区域。也就是用磁铁和磁力，将分子或原子囚禁在势阱中心，任何偏离中心的原子或分子都会受到指向中心的散射力 2.3 亚多普勒冷却技术－原子能阶跃迁因而损失动能多普勒冷却技术加上磁光阱技术就能实现对原子气的高效冷却的同时在空间上对其进行囚禁，并且磁光阱中的冷却极限远低於多普勒冷却极限。由於能量守恒，原子在位能高处动能低，位能低处动能高。当高能阶的原子吸收光子跃迁到激发态时，有一定机率自发辐射到基态m_j=-1/2能阶，在这过程中，原子释放的能量大於吸收光子的能量，也就是原子的能量不断损失，温度从不断下降。根据这种冷却机制，可以得到比多普勒冷却更低的温度。 原子上下能阶不同磁子能阶之间的相对跃迁强度 2.4 熵理论对雷射制冷的理解对於一个系统的冷却往往需要一个另一个开放系统不断地将熵抽离，在雷射冷却中扮演此角色的正是雷射系统。透过将系统的高熵部分移除，同样可以实现冷冻的任务。蒸发冷却即透过降低势阱深度，将高能量原子去除，剩下一部分具有较低动能的原子重新达到热平衡后，系统的总能量不断下降，所以温度也会进一步下降。就像把炉灶内燃烧的木柴抽走，从而降低炉灶的温度。这一思路也被沿用到更低温度的方法探索中，如浸润冷却，将一个系统「浸润」在另一个体系中从而将熵转移，实现更低温度的降温。宏观上理解就是将饮料放入冰水里，达到进一步「冰镇」的效果。 蒸发冷却示意图，高能量粒子溢出后原子团温度下降 3. 分子雷射冷却近三十年来，雷射冷却原子技术一直是物理学科的热门研究方向之一，将原子系统冷却到超低温度并控制其量子态已经在多个领域取得了诸多进展，如冷原子中、玻色-爱因斯坦凝聚、物理精密测量、量子模拟以及量子计算机等等。但在分子层面，与原子相比，分子的自由度更多，拥有更多复杂的内部能阶结构，雷射冷却的方法同样可以利用到分子冷却当中。2010年美国耶鲁大学的爱德华·舒曼和戴维·德米尔使用了几项新技术成功将氟化锶（SrF）冷却到几百微开，这是单分子雷射制冷首次达到这样接近绝对零度的低温[]。分子的雷射制冷比原子更复杂，原子透过在一定频率的光场下会因为多普勒效应而逐渐冷却，利用的是原子和光子的相互作用。但由於分子比原子更重，更难对雷射产生反应，不仅如此分子比起原子拥有更复杂的结构，分子会以原子键、旋转和自旋等方式储存能量，这让分子的雷射冷却难度更高。爱德华和戴维的团队采用了SrF分子，这种中分子不会在激光下发生振动阻碍制冷，同时他们选用了一束彩色激光，以确保能量会被分子吸收而不是让分子产生自旋。这项成果意义重大，部分分子存在极性，在超低温下可视为微小的磁体，可以用来研究量子力学的化学性质。超冷分子具有磁性的特性意味著分子可以透过磁场互相反应，这对量子计算也有重大意义。 SrF的能阶结构 2013年，美国实验天体物理联合研究所的Ye小组报告了横向激光冷却YO（氧化钇）的实验结果，2014年英国帝国学院的Hinds小组演示了纵向激光对CaF分子的减速和冷却实验，还有很多分子如BaH、BaF和YbF也有新的实验进展。同时也有一些科学研究团队开始挑战多原子分子的雷射冷却，例如美国哈佛大学的Doyle小组以及实现了SrOH的一维雷射冷却，分子的横向温度能降低到750uK。4. 未来前景绝对零度是永远不可能达到的极限，热力学第三定律是宇宙的固有法则。但追求绝对零度并不是无意义的，它为我们带来了意想不到的发现，并让我们能够研究粒子间互相作用力的根本原因。在无限逼近绝对零度的时候，各种物质的物理特性都开始发生极大而奇异的变化了，其中许多物理特性对於科学研究来说，具有相当大的价值。基於雷射冷却技术的冷原子物理的应用原来越广泛，国际上利用冷原子制造的原子钟，其精度最高已经达到了要150亿年才误差一秒。冷原子物理成为了基础物理科学研究的方向之一，英国、加拿大、日本、韩国也都成立了相对应的冷原子物理研究机构。 2018年5月21日，在美国国家航空暨太空总署沃洛普斯飞行基地，安塔瑞斯火箭载著「天鹅座」太空船发射升空。天鹅座太空船上装载了冰箱大小的冷原子实验室，价值七千万美元。耗费如此巨资，就是为了在太空微重力的环境下研究超低温状态下原子的量子特性。 空间冷原子钟 2018年5月21日，携带OA-9的天鹅座太空船发射升空 2021年8月中国计量科学研究院发表了一篇小型化磁光阱晶片的方案，采取衍射光栅晶片与原子冷却俘获相结合的方案，透过线性光栅对单束入射光进行相位调制，成功实现了晶片尺度下原子的冷却，为实现磁光阱系统微小型化奠定了坚实基础。 小型化磁光阱晶片。 (a)传统四极线圈的概念示意图。 (b)线圈晶片的概念示意图。 (c)晶片线圈照片。 (d)晶片线圈稳定电压和功率表徵。 (e), (f)晶片线圈轴、径向磁场分布特性。 雷射冷却技术一方面向物理极限的更深处探索，一方面不断简化实验系统，朝向更有效率智慧冷冻迈进。对於分子层面的冷却才刚起步，面对更复杂的分子系统，雷射冷却方案也在不断进化，从最早的固定频率的双向雷射光束冷却，到六向雷射光束冷却，磁光阱约束，到采用彩色雷射减少分子的自旋，雷射冷却自诞生之初就是人类探索超低温和量子力学的必经之路。5. 总结 雷射冷却技术自上世纪七十年代诞生以来，一直是人类探索绝对零度的有力助手，从最初Wineland等人的几百uK到Phillips实现将钠原子冷却到42uK，再到与磁光阱技术相结合，达到nK量级。人类借助雷射这一工具不断向绝对零度进军，同时探索超低温下原子的奇妙特性。另一方面雷射冷却也是分子冷却的核心技术，利用雷射探索结构更复杂的双原子超低温特性。更低的温度意味著更小的热涨落，这为更多量子多体物理领域的科学问题提供了实验条件。同时未来冷原子物理的发展需要更先进的冷冻技术以及更精确的量子调控能力，雷射冷却技术未来仍需要不断发展进步，为人类探索未知指明道路。参考资料[1]http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1997/[2]CJFoot, Atomic physics。 [4]孟祥瑞,苏国贤,苑震生.原子冷却技术的发展[J].低温物理学报,2021,43(01):1-17.DOI:10.13380/j.ltpl.2021.01.001.[5]Shuman, E., Barry, J. & DedMule, NMmol, Nsmol, B. –823 (2010).[6]Liang Chen, Chang-Jiang Huang, Xin-Biao Xu, Yi-Chen Zhang, Dong-Qi Ma, Zheng-Tian Lu, Zhu-Bo Wang, Guang-Jie Chen, Ji-Zhe Zhang, Hong X. Tang, Chun-Hua Dong, Wen Liu, Guo-Yong Xiang, Gugem. lied 17, 034031 – Published 10 March 2022 https://www.steo.com.tw/cn/hot_512705.html 雷射冷却技术：光与微观世界的温度之舞 2025-05-02 2026-05-02
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飞秒雷射脉宽窄、频谱宽，对色散会有特别严格的要求。 短脉冲对色散非常敏感，当脉冲长度的平方小於群延迟色散时，会产生显著的脉冲展宽。 只有低色散的镜片和膜层才能保证飞秒雷射在传播过程中保持原有的特性。 同时，飞秒雷射在传播过程中不可避免地会发生展宽或啁啾，需要利用特别的负色散镜进行调节补偿，因此低群速度色散GDD反射镜和负色散镜对飞秒雷射的应用特别关键。低群色散GDD镜片和高品质负色散镜，需要独特的膜层技术能够精确控制镜片和膜层的色散特性。由於不同频率复色光的光在同一介质中的折射率不一样，因此不同频率的光相速度也不一样，导致它们会以不同的折射角被分解而在出射区域形成光谱，这就叫色散。 群速度的概念和波包相关，波包相当与多种频率得光波组成的集合。 波包最大振幅处的传播速度就是群速度。 当波包在介质中传播史，由於波包中不同频率得光波会有不同的传播速度，於是波包的形状会发生变化，这就是群速度色散（GVD，Group Velocity Dispersion），也称之为群速弥散。 当脉冲长度的平方小於群延迟色散时，会产生显著的脉冲展宽。 下图是当脉冲通过介质时产生的脉冲展宽现象。GVD本质上指的是群速度在光通过透明介质时，它发生的变化和频率或波长有关的现象。 这个术语也可以用作一个精确定义的量，即逆群速度对角频率（有时是波长）的导数，GVD的值可以由以下公式表达：GVD=∂∂ω1vg=∂∂ω∂k∂ω=∂2k∂ω2其中k是频率相关的波数，在考虑到与波导相关的应用时，我们可以用β进行代替。由於群速度色散是单位长度的群延迟色散，当我们要计算一个波导的群延迟色散时，可以用群速度色散与波导长度进行相乘，其基本单位是s2/m。 例如，二氧化矽在800 nm处的群速度色散为35 fs2/mm，在1500 nm处的群速度色散为- 26 fs2/mm。 在这些波长之间的某个地方（约1.3微米），存在著零色散波长。在光纤通信中，群速度色散的定义不是群速度对角频率的导数，而是定义为对波长的导数。 由以下GVD参数可以计算出：Dλ=∂∂λ1vg=-2πcλ2∙GVD=-2πcλ2∂2k∂ω2上述的这个量通常以ps/（nm km）为单位（每纳米波长变化的皮秒数和公里传播距离）。 例如，20ps /（nm km）在1550nm（电信光纤的一个典型值）相当於- 25509 fs2/m。重要的是要认识到由於长波长对应较小的光学频率而产生的GVD和Dλ的不同意义。 正态色散意味著随著光频率的增加群速度降低; 这在大多数情况下都会发生，而负色散与之相反。 根据不同的情况，群速度色散可以有不同的重要影响： 它与超短脉冲的色散时间展宽或压缩有关。 在光纤中，非线性效应强烈地依赖於群速度色散。 例如，可能会有光谱展宽或压缩，这取决於色散特性。 在参数非线性相互作用中，色散也是不同波群速度不匹配的原因。 例如，它可以限制倍频器、光参量振荡器和放大器的交互频宽。 综合上述原因，我们知道超快雷射由於时间脉宽窄，频域谱宽较大，因此对色散会有特别严格的要求。 短脉冲对色散非常敏感。 当脉冲长度的平方小於群延迟色散时，会产生显著的脉冲展宽。 群速度只有在群速弥散效应非常小的情况下才有意义，如果群速弥散效应非常大，波包可能很快就会解体，这时的群速度也就没有意义了。 只有低色散的镜片和膜层才能保证飞秒雷射在传播过程中保持原有的特性。 只有低色散的镜片和膜层才能保证飞秒雷射在传播过程中保持原有的特性。 要使群速度色散非常小，就必须使得波包的频宽非常小。群延迟色散（GDD）和三阶色散（TOD）如果脉冲被介质反射镜反射，改反射镜表面镀由高、低折射率交替相叠的薄膜层，会有一个相移在原始和反射的脉冲之间产生。 一般来说，相移Φ（ω）在中心频率附近ω0可能扩大ω0附近的泰勒级数频率表达式为：其中Φ' （ω0）为群延迟（GD，Group Delay），Φ'' （ω0）为群延迟色散（GDD，Group Delay Dispersion），Φ''' （ω0）为三阶色散（TOD，Third Order Dispersion），更严格地说，这种展开式只适用於完全可以解的模型，变换限制高斯脉冲的传播和纯相位色散。 对於非常短的脉冲和振幅和相位色散的组合，数值计算可能是必要的。 然而，这一扩展清楚地显示了单个术语的物理意义：假设相移是线性的频率（即GD≠0， GDD = 0和TOD = 0脉冲频宽），反射的脉冲是由不断的群延迟的影响而发生相位延迟，当然，缩放的振幅反射率和脉冲频谱仍将不失真。 当GDD≠0时，观察到两个重要效应：反射脉冲被暂时加宽。 这种展宽效应只取决於GDD的绝对值。我司提供「低GDD雷射镜片」，即镜片在给定波长范围内|GDD|<20 fs2； 当脉冲被这些反射镜反射时，需要这个镜片的作用来保持脉冲形状。此外，脉冲变成“啁啾”，即它在脉冲时间改变其瞬时频率。 这种效应取决於GDD的信号，所以暂态频率可能会变高（上调-啁啾，GDD>0）或更低（向下-啁啾，GDD<0）。 这允许通过使用负GDD反射镜来补偿非线性光学元件的正GDD效应。 如下图所示，可以通过正负GDD来平衡色散的震荡。同时，飞秒雷射在传播过程中不可避免地会发生展宽或啁啾，需要利用特别的负色散镜进行调节补偿，因此低群延迟色散GDD反射镜和负色散镜对飞秒镭射的应用特别关键。 TOD还决定了脉冲长度和脉冲形状（有可能引起脉冲失真），在脉冲长度为20fs及以下时，TOD是一个非常重要的因素。 在低群色散GDD镜片和高品质负色散镜领域，需要独特的膜层技术能够精确控制镜片和膜层的色散特性。 https://www.steo.com.tw/cn/hot_512703.html 群速度色散(GVD)和群延迟色散(GDD) 2025-05-02 2026-05-02
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图1：贝塞尔透镜产品概要 贝索透镜由轴锥透镜和两组聚焦镜。准直光穿过轴锥透镜形成贝索光束（Bessel Beam），该光束是非衍射的并且具有同心环，每个同心环具有彼此相同的功率。 环直径随著焦深的变化而变化，但环厚度保持不变。 这种类型的环聚焦光束更适合具有直径与长度深度比的材料加工应用。图1显示了贝索透镜的基本光学设计原理。 整个镜头由一组轴锥透镜和两组聚焦透镜组成。 图 2：贝塞尔透镜光学设计 工作原理通过轴锥透镜产生的贝索光束产生没有衍射特性的横向光能量分布。 在光束会聚的位置，会产生较长的无衍射区域（图2），其中光束能量密度不随传播距离而变化。将轴锥透镜与聚焦透镜相结合（图 3），可以获得高能贝塞尔光束（图 4）。贝索光束光学系统的美妙之处在於，只需调整输入光束直径的大小即可调节输出光束焦深（DOF）。 由於输入光束直径和输出光束自由度之间存在近似线性关系（图 5），我们的贝索透镜是满足您需求的解决方案。 图3：贝索光束区域分布 图 4：贝索光束光学系统布局 图 5：(a) 贝索区能量密度分布模拟图 (b) 输出光束的光束轮廓分析（FWHM） 图 6：(a) 纵向剖面与自由度的关系图，以及 (b) 输出光束尺寸 (FWHM) 与输入光束直径的关系图 应用领域贝索透镜适用於现代工业应用的雷射切割和深孔钻孔，满足多功能性、高效率和精密材料加工的要求。这些镜头是针对需要小聚焦光斑尺寸和长焦深的雷射加工技术专业领域的独特解决方案。它与雷射切割系统集成，可对聚焦光束进行高度定位和严格的方向控制，为切割钢材、玻璃和其他材料提供灵活性。内置补偿机制允许客户进行调整以满足他们所需的光学性能。 https://www.steo.com.tw/cn/hot_512523.html 用於雷射切割和深孔钻孔的贝索透镜应用说明 2025-05-02 2026-05-02
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在工业生产中，清洗是至关重要的环节。传统的清洗方式，如机械清洗和化学清洗，虽然能在一定程度上满足生产需求，但往往有弹性不高、污染环境等问题。随著科技的进步，雷射清洗技术应运而生，以其高效、环保、非接触式的特点，逐渐成为清洗领域的新宠。其中，光纤脉冲雷射中的单模和多模是最常用的两种雷射类型。那么，它们之间到底有何差异呢？各自有哪些优缺点？适用於哪些应用场景？本文将为您一一揭晓。何为单模与多模雷射的模式通常指雷射垂直於传播方向上平面内的能量分布状态，有单模与多模之分。单模指的是雷射在工作时，只产生一种模式的雷射输出。单模的能量强度由中心至外缘逐步减弱，能量分布形式为高斯曲线，其光束称为基模高斯光束。单模输出的雷射光束具有光束质量高、光束直径小、发散角小、能量分布接近理想高斯曲线等特性。此外，单一模具有较好的聚焦特性，聚焦光斑小且模式稳定性强，适用於需要强去除的清洗场景，如铁锈等。  单模能量分布示意  多模雷射输出的光斑则往往由多种模式组合而成，光斑内能量分布较为均匀，且模式越多，能量分布越均匀，其光束也称为平顶光束。与单模相比，多模雷射的光束品质较差，发散角较大，需要较大通光孔径的光学系统传输且聚焦光斑比单模大。然而，多模较容易实现大单脉冲能量、高峰值功率和高平均功率输出，且能量分布均匀，对於清洗要求损伤小和效率高的场景更具优势，如模具等。  多模能量分布示意  单模与多模雷射清洗有哪些优缺点单模雷射由於光束品质好、聚焦光斑小和能量密度高等特点，适用於去除强附著力的污染物如青銹等，也适用於对热输入敏感的薄材和精密零件的清洗。然而，由於单模能量过於集中，在清洗时可能对基底材料造成一定的损伤。也适合高精密切割或3D金属列印，精密金属焊接应用上。对於模具等要求清洗后基材无损伤的场景，则必须选用多模雷射。多模光束能量分布均匀、峰值功率高，可以控制峰值功率密度高於污染物的破坏阈值而低於基材，因此清洗时能有效去除污染物而不会破坏材料表面的结构。此外，多模的聚焦光斑较大，对於单模和多模能达到相同清洗效果的场景，多模的清洗效率通常较高。然而，对於强附著的污染物，多模雷射清洗可能力不从心。单模与多模雷射的应用场景基於单模和多模清洗雷射各自的优缺点，二者适用的应用场景也有所不同。单模主要应用场景： 金属除锈：单模雷射的高能量密度使其成为金属除锈的理想选择，可高效去除金属表面的锈蚀层，雷射功率越高，锈斑去除能力越强且效率越高。1000W高功率单模脉冲雷射器，QBH输出便於集成，具有清洗能力强、效率高等优点。 焊接氧化物清洗：在焊接过程中，由於加工过程温度高，焊接处及周围容易形成氧化物及材料析出杂物影响焊接品质与外观，200～500W单模雷射器，能够精确清除氧化物，确保焊接后外观及品质。 精密零件清洗：100～200W单模雷射，QCS输出，清洗能力强、热输出小，材料清洗后变形小、热影响小。    多模主要应用场景： 模具清洗：模具在使用过程中可能会累积残留物，如塑胶、金属碎片、灰尘等，这些残留物会影响产品的表面质量，造成产品缺陷。定期清洗模具可以防止腐蚀和磨损，从而延长模具的使用寿命。由於模具基材与污染物特性差异较大，因此采用平顶光束可有效去除污染物且不会伤害模具。500～1000W 方形光斑多模雷射，清洗模具效率高，无损伤基材。 钙钛矿电池清边：指在薄膜太阳能电池片的边缘清洗膜层，创造一个绝缘区域，利於后续的封装工作。方形光点输出，能量分布均匀，峰值功率高，能够一次清除干净膜层，玻璃无损伤，效率高。 雷射毛化：采用雷射对材料表面进行毛化，可显著提升材料表面的附著力。根据不同的毛化粗糙度要求， 5mJ，15mJ，50mJ不同单脉冲能量的多模雷射器，保证毛化效率的同时实现不同的粗糙度要求。   在选择单模或多模清洗雷射时，客户可依照自己的实际需求和应用场景进行综合考量。对於精细零件或强附著污染物的清洗，如金属氧化层和镀层，单模系列雷射的高光束品质和小光斑将提供更精确、强力的清洗效果。而对於清洗面积较大或基材损伤要求严格的场合，如模具、锈斑、油污和薄涂层等，多模系列激光器的大能量和平顶光将确保更高的清洗效率和无损清洗。 https://www.steo.com.tw/cn/hot_512114.html 一文看懂雷射清洗里的「单模」与「多模」 2025-05-02 2026-05-02
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对於清洗技术，我们最先想到的就是在生活中使用各种各样的清洁剂和清洁工具。但是传统的清洗技术无一例外会对清洗对象产生不同程度的磨损和破坏。随著科技的进步和精确程度的极致追求，清洗这个概念早就不再局限在「刷盘子」之类的简单清洗。人们对於清洗对象的范围不断扩展，对於清洗要求的标准也不断提高。脆弱的文物经不起抛光打磨，光滑的金属表面需要极致的养护，微小的装置需要完美的清洁方法，雷射清洗技术应运而生。早在1965年，诺贝尔奖得主萧洛用脉冲雷射照射到一张印有油墨字迹的纸上，纸面的墨色字体快速汽化，而纸本身没有损伤，成功将纸上的油墨字迹「擦除」。从此打开了脉冲雷射清洗技术的大门。 1973年，阿斯姆斯团队最早报道了使用雷射清洗文物的工作；1974年福克斯用Q开关钕玻璃雷射有效去除了树脂玻璃和金属基底上的油漆层；1982年，IBM公司德国制造技术中心的扎普卡等人用聚焦激光照射掉模版，成功地将附著在掩模版上的微粒掩模版上的微粒污染物清洗掉。而后又经过40多年的发展，雷射清洗技术已经有了极大的发展与进步。雷射清洗的原理及作用机制雷射清洗是一种利用高能量雷射光束照射物体表面，透过光学、热学效应使杂质、污染物或涂层迅速蒸发或剥离的先进清洗技术。 图(1) 雷射清洗原理图 雷射清洗技术的核心部件是具有大脉冲能量、高平均功率、高峰值功率的脉冲雷射。众所周知，雷射是一种具有高亮度，高一致性和高定向性的光源。而脉冲雷射则是在极短时间内释放出高能量的雷射光束，具有很高的峰值功率和瞬时功率密度。相较於连续雷射，高功率脉冲雷射能够在瞬间产生高温，但由於时间极短，热量来不及传导到周围材料，从而极大的降低了雷射对基底材料的热影响。高功率脉冲雷射还可以透过调整脉冲能量和频率来实现对雷射清洗过程的精确控制。这种可调控性可以根据不同的清洗需求进行定制，确保适应不同材料和应用场景。当雷射光束照射到被清洗的表面时，雷射能量被吸收，并在非常短的时间内对污染物产生强烈的热效应。这种热效应导致污染物或涂层表面温度升高，使其蒸发、分解或剥离。同时，脉冲雷射的高能量密度使得它可以直接穿透某些材料，而不会损害基底表面，清洗过程更有效率。 图(2) 连续雷射与脉冲雷射(图源自网路) 由於清洗物的成分与结构复杂多样，雷射与之作用的机理种类繁多。所以雷射清洗不仅仅是简单的高能量烧蚀，其中还涉及了分解、电离、降解、熔化、燃烧、气化、振动、飞溅、膨胀、收缩、爆炸、剥离、脱落等物理化学变化过程。因此脉冲雷射清洗的过程是一个复杂的光学、热力学、力学等综合物理化学变化过程。雷射清洗作为非机械接触的表面预处理方法，雷射光束可以按照设定好的的扫描方式作用於样件表面，使得雷射与表面的污物、锈蚀层或涂层进行充分的相互作用。在表面材料吸收雷射的能量后，雷射能量转化为清洗提供所需的热能、化学能和机械能。目前关於脉冲雷射清洗的机理解释主要有雷射烧蚀作用机制及热弹性膨胀剥离机制两种学说。(1) 雷射烧蚀作用机制脉冲雷射清洗过程中的热作用烧蚀机制与雷射功率密度密切相关。在烧蚀机制中，由於高功率脉冲雷射能够在极短的时间内释放大量能量，导致高能量密度的雷射光束。这使得雷射光束在短时间内集中在一个小区域，能够迅速加热和蒸发目标表面的污染物或涂层。当雷射的能量足以破坏表层物质的化学键时，化学键发生振动、弯曲、甚至断裂，使得分子分解，表层污染物就会被光分解。当雷射清洗的功率密度大於10^8 W/cm^2时，材料表面的污染层可能在吸收雷射的能量后发生塑性变形产生爆炸性的反弹应力；当雷射清洗的功率密度大於10^9 W/cm^2 时，材料表面的污染层吸收高能量的雷射而产生气化或因光学击穿等离子冲击表面形成等离子冲击表面爆炸物从基体效应爆炸物极体效应。 图(3) 雷射烧蚀作用机制示意图 (2) 热弹性膨胀剥离机制其包括热弹性振动、蒸气压力、光致压力、相爆炸、冲击波等。当雷射辐照在材料表面时,基底材料和被清洗物均先发生热膨胀。这种热弹性膨胀所产生的脱离应力会率先清除部分表面物质，这就是热振动机制。在振动机制中，雷射的热效应同样会使污染物和基底的温度升高，但由於所使用的雷射能量远低於烧蚀机制中的雷射能量，因此污染物不会被直接烧蚀，而是出现机械断裂、振动破碎等现象。污染物以喷射方式被去除或剥离基材表面。脉冲雷射还可以将污染物或基材表面颗粒周围的空气电离，形成等离子体冲击波，将表面污染物去除。在湿式雷射清洗中，将液膜(水、乙醇或其他液体)预先覆盖在清洗物表面,然后用激光对其进行照射.液膜吸收激光能量致使液态介质发生强力爆炸,爆炸的沸腾液体高速运动,将能量传递给表层待清洗物,借助高瞬态的爆炸性力量去除表面污物以达到清洗目的。 图(4) 热弹性膨胀剥离机制示意图 雷射清洗的典型应用40多年来，雷射清洗作为一种新型高效的环保清洗技术，得到了快速发展，在电子元件清洗和脱漆除銹等领域得到了广泛应用。(1) 雷射清洗电子元件半导体产业发展过程中，其矽晶元掩模表面的污染微粒的清洗一直都是一大难题。传统的化学清洗会造成极大的污染，而机械清洗和超音波清洗方法又无法达到所需的清洗效果。随著科技发展，半导体、微电子设备越来越小，需要清洗的微粒尺寸也越来越小，清洗难度越来越大，而雷射清洗技术的出现为这一问题提供了新的解决方案,相关研究与应用得到迅速发展。由於电子元件表面脆弱以及装置表面常有镀膜，传统的雷射烧蚀清洗有损坏装置的风险。为解决这个问题，科学家们采用了一种新型的高效清洗技术。此技术利用高强度激光，经由汇聚透镜聚焦，诱导空气击穿形成高温高密度的雷射等离子体。由於所产生的等离子体迅速向四周膨胀，压缩周围的空气，形成了强力的等离子体冲击波。在这个过程中，高强度冲击波的力学效应使奈米粒子能够克服与基底表面的附著力，从而将粒子迅速「冲」走，实现了对表面微粒的高效清洗。有别於传统方法，雷射等离子体冲击波是在雷射照射过程中透过击穿空气介质而产生球状等离子体冲击波，只作用在待洗基体表面而不影响基体本身，从而避免了对装置的伤害。令人鼓舞的是，整个清洗过程中无需引入化学试剂的辅助，有效避免了对自然环境的负面危害。对於微电子基片常见的奈米颗粒污染问题，这项清洗技术表现出色，为解决这个难题提供了一种可行的、高效且环保的方法。 图(5) 雷射等离子冲击波清洗微粒原理图 (2) 雷射除锈雷射除锈是雷射清洗技术的重要应用，采用高峰值功率的脉冲雷射照射在锈蚀层上。在这个过程中，雷射能量被吸收，导致锈蚀层的温度急剧上升，引发膨胀、热冲击和相变等变化，最终有效地去除锈蚀层。相对於传统的除锈工艺，雷射除锈具有一系列显著优势。首先，雷射除锈是非机械接触过程，不会对工件表面造成机械损伤，保护了工件的完整性。其设备具备高度整合度，操作灵活，容易实现自动化控制，提高了生产效率和操作的便利性。雷射技术的良好方向性使得除锈过程能够实现精确定位，并适应於处理复杂曲面，提高了清洗的精确度。此外，雷射除锈过程产生的杂讯较低，无粉尘污染，有助於创造更清洁的工作环境。整体而言，雷射除锈技术在除锈过程中展现出高效能、精准和环保等多方面的优势，为工业清洗领域提供了先进的解决方案。这项创新技术不仅改进了传统清洗方法，也为工业生产提供了更永续和环保的选择。雷射除锈的主要机制之一是透过雷射光束加热材料气化来实现锈蚀层的去除。然而，对於铁基底氧化生成的锈蚀层，由於其表面疏松多孔，厚度在几十微米到几百微米之间，脉冲雷射的气化深度相对有限。因此雷射除锈的去除机制并非单一的气化烧蚀，还涉及其他清洗机制，如等离子体冲击波和相爆炸。这意味著除了透过气化去除锈蚀层外，雷射还会产生强烈的等离子体冲击波，以及相爆炸等效应，进一步协同作用於锈蚀层，确保了更为全面和彻底的清洗效果。 图(6)雷射除锈效果前后对比图(图来自：陆思远.雷射清洗锈蚀钢板的技术研究[D].华中科技大学,2017.) 随著雷射清洗技术的不断发展，相信它能为清洗产业带来更多创新和便利。未来，我们可望见证雷射清洗技术在各个领域为生产过程带来更大的效益，同时为环境保护做出更积极的贡献。雷射清洗，成为清洗科技的亮眼之选，引领我们步入清洗领域的崭新时代。原文网址：https://laser.ofweek.com/2024-07/ART-11000-2400-30641274.html https://www.steo.com.tw/cn/hot_511633.html 雷射清洗——表面净化的黑科技 2025-05-02 2026-05-02
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据悉，推动了用於新光束传输概念的扫描技术进展的、与高功率超短脉冲雷射相关的技术发展，加上干涉图案光学元件和即时监控系统，促成了两个技术巨头的合作，创建了一个能够实现表面功能化大规模制造水准的新系统。这项合作是在2019年首次推出的欧洲旗舰项目LAMpAS（研发资金约510万欧元）的框架内进行的，其目标是开发出一种能在各种表面上生成极具成本效益的大面积仿生微观结构和奈米结构的新型雷射。这个想法并不新鲜：多年来就透过雷射证明了该方法的可行性。然而到目前为止，要经济高效地产生大规模表面，非常耗时其速度极慢。Andrés Lasagni教授表示：「透过在日常使用的设备表面添加新功能，LAMpAS设想的结果将能够产生新一代电器和食品包装系统。我们非常高兴能够将主要的工业企业聚集在一起，开发这种新的雷射系统，用於大批量生产。各种表面的抗菌和自洁性能、摩擦减少、光学安全功能和装饰效果等都受到荷叶和蝴蝶翅膀的微/奈米结构的自然和生物学的启发。在这个角度来看，用於改变表面或用於涂覆表面的技术（而不是复合材料）可以提供新的产业机会（例如长期稳定的表面和更环保的工艺）。 https://www.steo.com.tw/cn/hot_506717.html 超快雷射可用於建造仿生表面 2025-05-02 2026-05-02
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智慧型手机的出现大大改变了人们的生活方式，而人们生活水准不断提高也对智慧型手机提出了更高要求：除了系统、硬体等功能配置不断升级外，手机外观也成为各手机厂商角力的重点。在外观材料的革新过程中，玻璃材质凭藉著造型多变、抗冲击性好、成本可控等诸多优点而受到厂家欢迎，并在手机上获得越来越广泛的应用，包括手机前盖板、后盖板、相机盖板、滤光片、指纹辨识片、三棱镜等。尽管玻璃材质有著许多优点，但其易碎的特点为加工过程带来不少难题，如容易出现裂痕、边缘毛糙等。此外，听筒、前置相机、指纹片等位置的异型切割也对加工流程提出了更高要求。如何解决玻璃材质的加工难题、提升产品良率，成为业界共同的目标，推动玻璃切割技术的创新迫在眉睫。玻璃切割制程对比传统的玻璃切割制程包括刀轮切割和CNC研磨切割。刀轮切割的玻璃崩边大、边缘粗糙，对玻璃的强度会大幅影响。且刀轮切割的玻璃良率较低，材料利用率较低，切割后需进行复杂工序的后处理。刀轮进行异型切割时速度及精度会大幅下降，有些异型全面屏因转角太小，根本无法用刀轮切割。 CNC较刀轮的精度高，精度≤30μm，崩边比刀轮小，约40μm，缺点是速度慢。随著雷射技术的发展，玻璃切割也出现了雷射的身影。雷射切割的速度快，精度高，切口没有毛边且不受形状限制，崩边一般小於80μm。传统雷射切割玻璃为消融机制，利用聚焦后的高能量密度的雷射将玻璃融化甚至气化，高压的辅助气体则将残余的熔渣吹除。由於玻璃易碎，高重叠率的光斑会累积过度的热在玻璃上，使玻璃龟裂，因此雷射无法使用高重叠率的光斑进行一次切割，通常使用振镜进行高速扫描，将玻璃一层一层去除，一般的切割速度小於1mm/s。近年来超快雷射（或称为超短脉冲雷射）取得了快速发展，尤其是在玻璃切割的应用上取得了非常优异的表现。超锋科技便开发出专为脆性材料加工的客制化模组，搭配超锋科技雷射的超快雷射器，能将脆性材料切得更好、更快，使成本更进一步下降。超快雷射加工原理众所周知，超快雷射是指输出雷射的脉冲宽度在皮秒（10 -12秒）等级、或小於皮秒等级的脉冲雷射，具备极高的峰值功率。对玻璃等透明材料而言，当超高峰值功率的雷射被聚焦在透明材料内部时，材料内部由光传播造成的非线性极化改变了光的传播特性，使光束出现自聚焦现象（波前聚焦）。由於超快雷射的峰值功率极高，使脉冲在玻璃内不断重复聚焦，在不发散的状态下一路向下传输到材料内部，直至雷射的能量不足以继续支持发生自聚焦现象。至此，雷射传输过的地方留下了如同丝线般的轨迹（直径只有数个微米），将这些丝线连起来，对其施加应力，玻璃便会自行沿著丝线裂开。这是玻璃被雷射改性过的结果，改质后的玻璃与原本的性质不同。而这样的加工方式也确保了加工过程中不会对所涉及的空间范围的周围材料造成影响，从而做到了加工的「超精细」。此外，非接触式加工也可避免传统机加方式切割容易发生崩边、裂纹等问题，具有精度高、不产生微裂纹、破碎或碎片问题、边缘抗破裂性高、无需冲洗、打磨、抛光等二次制造成本等优点，降低成本的同时大幅提高了工件良率及加工效率。超快雷射加工玻璃的困难点超锋科技雷射的脆性材料切割模组便是利用超快雷射在材料内部的自聚焦现象进行切割、钻孔，但应用超快雷射进行自聚集也存在一定难点。例如，使用高斯光束自聚焦成丝，至多只有一两百微米的长度，而且成丝的强度、粗细不均匀，呈一端粗一端细。这便无法确保雷射作用於材料时成丝的稳定性。超锋雷射透过光束整形解决了这个困难。一方面，超锋雷射自主开发的脆性材料切割模组透过空间分布的光束整形，将原本聚焦为一点的高斯光束变成沿轴线的线型聚焦光束，在很长的一个范围内都有不错的聚焦效果。而AOPICO皮秒系列（红外线雷射）则透过特殊的运作模式，将脉冲在时间上进行光束整形。两种光束整形的共同作用，实现了自聚焦的效果极大化。整形后的成丝长度可达5mm以内，且粗细均匀，适合玻璃切割、钻孔。由於成丝长度长，可完全覆盖手机用的薄玻璃厚度，只需一次扫描即可完成整个切割轮廓的改质。视不同曲线而定，雷射切割的速度可从数十毫米每秒到一公尺每秒，切割速度是传统雷射消融的数十倍以上。加工案例展示雷射脆性材料切割模组搭配超锋科技雷射的皮秒雷射器，可以进行几乎无锥度的切割及钻孔，而且可以进行任意形状的切割，满足异型全面屏的各种加工需求。可加工的玻璃种类也更多，过去被认为无法加工的强化玻璃也可以加工。部分加工案例如下（以下图片皆由超锋科技雷射提供）：摄影机盖板玻璃 T0.55 mm康宁玻璃 T3 mm雾面玻璃 T2 mm蓝宝石 T0.3 mm全面屏TFT玻璃 T0.25 mm（双层） https://www.steo.com.tw/cn/hot_506719.html 玻璃切割难点何在？超快雷射+光束整形完美解决！ 2025-05-02 2026-05-02
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柔性OLED显示器被认为是下一代智慧型手机的最佳选择方案，配备了柔性OLED显示器的新智慧型手机产品，往往会因其卓越的显示性能而受到好评。柔性OLED显示器能够提供卓越的影像质量，具有非常高的对比度、更宽的色域以及更快的更新率和宽视角等。此外，它还可以实现薄、轻、弯曲、柔性、可折叠的外形和设计差异化等。OLED显示器由多层聚合物材料构成，包括聚醯亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）和环烯烃聚合物（COP）等，对加工需求较高。对於这些容易产生热效应的聚合物材料而言，具有超短脉冲宽度和紫外线波长的紫外线皮秒雷射器能够很好地满足OLED材料的加工要求，有助於提高生产质量，是一种很有前途的OLED材料加工解决方案。 https://www.steo.com.tw/cn/hot_506716.html 紫外皮秒雷射在OLED加工上有何优势？ 2025-05-02 2026-05-02
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据悉，来自英国赫瑞瓦特大学的科学家团队，日前透过超快雷射系统实现了玻璃和金属的焊接。此流程可用於航空航太、国防、光学技术以及医疗保健制造业。利用超快雷射焊接方法，研究人员可以将各种光学材料（如石英、硼矽酸盐玻璃和蓝宝石）融入包括铝、钛和不銹钢等金属中。这种方法在材料熔合过程中产生非常短的皮秒红外光脉冲。赫瑞瓦特大学雷射创新制造中心主任兼教授Duncan Hand表示：「从传统意义上来讲，由於玻璃和金属的不同热性能，将玻璃和金属等不同材料焊接在一起非常困难——高温和高度不同的热膨胀会导致玻璃破碎。气也是一个问题，因为黏合剂会不断释放出有机化学物质，这样可能会导致产品寿命缩短。Hand指出，要焊接的部件紧密接触，雷射透过光学材料聚焦，在两种材料之间的界面处提供非常小且高强度的点。这样一来，研究团队在一个几微米宽的区域内实现了兆瓦峰值功率，在材料内部形成了一个由高度受限的熔化区域包围的微等离子体。该团队在-50°至90°C的温度下对焊缝进行了测试，结果表明它们足够坚固，能够承受极端条件。Hand及其团队日前正在与由英国牛津雷射公司、Coherent Scotland、Leonardo以及英国古奇·休斯古公司领导的财团合作，开发雷射加工系统原型，以实现该技术的早日商用。 https://www.steo.com.tw/cn/hot_506715.html 玻璃与金属焊接新途径：超快雷射器 2025-05-02 2026-05-02
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超快雷射（如皮秒和飞秒雷射）已经在材料科学和工程领域得到了广泛的应用。而在放大系统方面取得的进展，则大大推动了超快雷射领域的发展，为各行业（特别是材料科学）带来了巨大的效益。让人欣喜的是，科学家已经可以充分利用超快雷射器来改变各种材料的特性。凭藉其超高解析度和短脉冲优势，超快雷射已成为精确助推特定应用的最佳选择。用於奈米材料结构的超快雷射器最近，研究和商业材料科学部门对利用超快雷射器来产生奈米级参数这一领域产生了浓厚兴趣。全球工业界对小型化的关注，以及新型制造技术和工具（如超快雷射）的兴起，使制造出来的产品变得更加小巧、更紧凑。Nanophotonics杂志最近的一篇文章指出，工业上用於塑造各种材料（尤其是固体）的最先进方法，就是将高能量的超快激光以足够的强度引导到其表面，来刺激和去除材料。除了直接烧蚀过程外，当表面被激发时，另一种利用超快雷射的结构现像也出现了——这需要将表面形貌转变为具有亚波长周期性的规则图案，称为超快激光诱导的周期性表面结构。而对於大块奈米结构至关重要的最初概念，则涉及所谓的「微爆炸」（microexplosion）。这个概念需要用超快雷射刺激高密度等离子体，从而导致大量电子压力、冲击波和多毫巴水平的稀有元素的发展。奈米级结构是透过超快雷射的精确聚焦来实现的。超快雷射制备奈米结构的应用领域广泛且多元。它们在光学、力学和生物学方面具有高性能的功能，尤其是当结构发生在光学波长范围内时——这可归因於与表面形貌、特定表面特徵或特徵尺寸有关的特性。超快雷射：焊接陶瓷的唯一有效方法现代制造业严重依赖焊接，但透过传统方法实现可靠的陶瓷焊接仍然是一个无法实现的目标。同样优异的耐高温性能，使得工程陶瓷在许多具有挑战性的应用中不可或缺，但在连接陶瓷时也提出了巨大的挑战。不过，最近发表在《科学》杂志上的一篇文章，则突显了超快雷射焊接陶瓷的优点。超快雷射器提供的精确能量传递在积层制造中起著关键作用，并且在陶瓷连接中具有高效的潜力。值得注意的是，已经有用超快雷射器连接各种类型玻璃的成功实例。一些用超快雷射成功焊接的玻璃（如硼矽酸盐），与典型的工程陶瓷（如稳定的氧化锆和氧化铝）相比，具有较低的断裂韧性和抗热震性。能否在陶瓷中实现成功的超快雷射连接，取决於雷射在材料内部的聚焦能力，从而触发非线性和多光子吸收过程，导致局部吸收和熔化。科学家研发了一种新型的超快脉冲雷射焊接方法。该技术将光聚焦在陶瓷内部的界面上，形成一个光学相互作用体，刺激非线性吸收过程，导致陶瓷表面局部熔化而不是烧蚀。研究的关键因素是线性和非线性光学特性之间的相互作用，以及雷射能量与材料的有效耦合。使用这种雷射焊接方法生产的陶瓷组件，不仅保持了高真空条件，还表现出与金属——陶瓷扩散键相当的剪切强度。雷射焊接现在可以将陶瓷整合到用於苛刻环境的设备中，以及整合到需要在可见到无线电频谱中具有透明度的光电子和电子产品的封装中。超快雷射在焊接透明陶瓷中发现了特殊的多功能性，因为它们可以透过材料聚焦。这允许在多个相互作用区域连接更复杂的几何形状，从而扩大潜在的焊接体积。用於材料加工的超快雷射器在过去的十年中，超快雷射在材料加工中的应用得到了长足的发展，其科学、技术和工业应用日益明显。在用於制造领域的超快雷射领域，光能透过脉冲从紧密聚焦的飞秒或皮秒超快雷射中利用，并定向到材料内的高度特定位置。这是透过双光子或多光子激发来实现的，在比光激发电子和晶格离子之间的热能交换快得多的时间尺度上发生。目前，科学家已经实现了在管理超快雷射和热过程的光电离方面的最大精度，使小於100奈米的区域的局部光修饰成为可能。根据发表在《光：科学与应用》（Light：Science）杂志上的文章，超快雷射通常在连续波（CW）或脉冲模式下以10μm或1μm波长工作，并已经在汽车、建筑和打标标记领域做出了重大贡献。例如，像飞秒（fs）雷射器这样的超快雷射在要求高精度的应用中发挥了重要作用，特别是当它涉及到脆性和硬透明材料的表面和大块结构时。此外，当需要以复杂的3D方式复杂地结构复合材料和层状材料时，超快雷射（如飞秒雷射结构）被证明是非常有效的。超快雷射加工过程中面临的挑战利用超快雷射加工和功能化材料是一个很精彩的过程；然而，正如《先进光学技术》（Advanced Optical Technologies）最近的一篇文章所指出的那样，这一过程中有些挑战必须得去克服。许多现代超快雷射的烧蚀深度只有几百奈米。这意味著需要将大量的超快雷射脉冲定向到单一区域以烧蚀材料。此外，在最近的研究中，高斯超快雷射的材料加工效率最高可达12％左右——这个效率百分比对高斯超快雷射的工业应用提出了许多新的可能性。处理光学系统是超快雷射的重要组成部分，它可以引起非线性效应，改变发射脉冲的特性。这可能会影响脉冲持续时间和超快雷射的光谱等参数。在极端情况下，光学元件内部的强烈能量，可能导致超快雷射对目标材料的破坏。超快雷射在材料科学中有著广泛的应用。随著人工智慧技术的进步和大数据分析的结合，在材料科学领域的超快雷射材料加工应用中，制程、结构和性能之间将有望建立起更可靠的相关性。这种方法可望简化超快雷射在材料增材制造的使用，提高计算精度，为实现各种商业目标提供有效手段。 https://www.steo.com.tw/cn/hot_506714.html 超快雷射在材料科学的应用 2025-05-02 2026-05-02
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雷射打标设备可以用於各种材料的无损打标，在高能量雷射光束的作用下，令被加工的工件发生颜色和性质上的变化，留下永久性的标记。其速度快，效率高，无污染的特性使得其受到更广泛的应用。根据不同的工作原理和技术特点，雷射打标方式可以主要分为点阵式雷射打标、掩膜式雷射打标和振镜式雷射打标三类，具备各自的特点和适用范围。点阵式雷射打标多个小型雷射可以发射多束激光，经反射镜和聚焦透镜后再在物体上形成多个烧灼点，这些点在工件表面形成一系列密集排列的点阵状标记。采用这样的点阵标记，打出的标记形状都是由多个小圆凹坑点构成，并可组成图案、文字或二维码等资讯。对於数字而言，垂直方向上的笔画采用七个点足够，而水平方向上的笔画可以采用五个点，组成类似点阵屏的7＊5的点阵排列就足够看清楚了。点阵雷射打标速度较慢，烧灼点深度较深，适用於工件凹凸程度不大的形状加工。同时，由於点阵法是由多个烧灼点组成，如果放大到一定倍数观察，可能会看出烧灼点之间存在一些不清晰不平滑的地方。掩膜式雷射打标掩膜技术原理并不复杂，是透过在雷射光束路径上设置掩膜，然后将掩膜上的图案或文字资讯投影到工件表面上的加工方式。但掩膜制程本身技术门槛较高，需要高超的技术和精密的设备，被用於光刻机等高精度产业。在雷射打标中，掩膜板通常采用耐高温的金属材料，采用机械或化学镂空技术在掩膜板上制作所需图案或字样，利用平行雷射光束穿过掩膜板图案或字样的缝隙，再经等比例汇聚后在工件上打出掩膜板上等比例缩小的图样。掩膜打标是一种极具特色的雷射打标方式，有点像是古代「活字印刷」的改良版。如果需要重复加工多个相同的图案，使用掩膜打标时雷射头可以保持不动，有效提升效率。然而掩膜板的制作本身较为复杂，不适合加工图案需要经常变化的场合。振镜式雷射打标振镜式雷射打标是目前较主流的雷射打标方式。在一个二维平面上打出所需的形状，需要确定X轴和Y轴两个维度。将一束雷射引入两个彼此垂直的振镜，，分别引导雷射在XY轴扫描分开，用软体控制振镜的位置就可以引导雷射在二维平面打出想要的图形了。如果说掩膜式雷射打标像活字印刷，那么振镜式打标就像是用笔和纸写字的过程。采用电脑处理整个打标流程，绘制图形效率高，图形更为精确，控制更为灵活，可以实现复杂图形的打标。且光路处於密封状态，适合不同的工作场合。 https://www.steo.com.tw/cn/hot_506711.html 雷射打标原理解密与技术分析 2025-05-02 2026-05-02
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本文引用自《科仪新知》第二十九卷，作者郑中纬先生为国立成功大学机械工程博士，现任工业技术研究院南分院雷射应用科技中心经理。为解决长脉冲雷射因脉冲时间过长，材料加工时会产生显著热效应及影响精度问题，国际研究单位已积极投入飞秒雷射之加工技术开发。目前飞秒雷射囿於产能，不易成为量产制程设备，但国际研究方向为开发高精度、高速度之飞秒雷射加工技术，以解决现有技术瓶颈。本文主要针对飞秒雷射之材料加工机制作介绍，并说明飞秒雷射在透明介质材料内部、金属材料及透明导电薄膜之微细加工的应用。一、前言随著钛蓝宝石 (Ti:sapphire) 飞秒雷射技术的日趋成熟及商品化，飞秒雷射从 1990 年代开始应用於材料加工。飞秒雷射是指雷射脉冲宽度在飞秒 (femtosecond, fs = 10–15s) 数量级，雷射光束透过聚焦可产生极高功率密度，例如脉冲宽度为 120 fs 的飞秒雷射，1 mJ 的脉冲能量就可以在聚焦光斑直径为 20 µm 的焦点上，单一脉冲产生约 2.7≡10(15次方) W/cm2 的功率密度。如此高的功率密度可以使雷射与材料的交互作用过程产生各种非线性光学效应，使得飞秒雷射加工机制有别於连续或奈秒雷射，可在材料表面及透明材料内部实现极低热效应及突破光学绕射极限的超精密加工。1995 年开始有研究发表应用於金属材料的削除 (ablation)，可制作次微米的孔洞，直径约为聚焦光斑的十分之一，发现热影响区极小，以及加工机制与长脉冲雷射不同(1)。1996 年则首先有两篇文献应用於透明材料内部加工，透过显微物镜将飞秒雷射直接聚焦在玻璃内部，可改变材料折射系数或制作光波导(2, 3)。飞秒雷射除了进行材料的削除或改质外，可也透过非线性多光子聚合 (multi-photo polymerization)，使得聚焦区域的聚合材料由液体变成固体，可应用於制作形状特徵小於光学绕射极限的三维微奈米结构(4)。由於飞秒雷射进行材料加工具有热影响区极小、加工特徵可小於光学绕射极限及透明材料内部加工等特点，已被公认为相当重要课题，并吸引国际上重要研究单位投入飞秒雷射微加工技术开发。这些研究采用的飞秒雷射源，主要是再生放大钛蓝宝石飞秒雷射。此雷射的振荡器采用钛蓝宝石为增益介质，透过再生放大 (regenerative amplifier)，可产生中心波长 800 nm、脉冲能量约 mJ、重复频率约 kHz 的雷射光束。虽然被验证可以达到较佳品质加工，但受限於低重复频率及雷射系统复杂，使得实际应用受到限制。近年则有商品化飞秒光纤雷射推出，其为脉冲能量约 µJ、重复频率约 MHz 的雷射光束。虽然脉冲能量较低，但只要聚焦后雷射剂量足以进行材料加工，则在高重复频率下，将可同时提高加工速度及精度，有机会符合业界高产能需求。二、飞秒雷射之材料加工机制在不同雷射脉冲宽度照射下，材料若产生能量吸收，主要有线性 (单光子) 及非线性 (多光子) 吸收两种型式，分别说明如下。1. 线性吸收所谓线性吸收，以非金属材料为例，当入射光子能量大於能隙 (Eg) 时，则原子中的电子就可以吸收光子能量，由价带跃迁至导带，如图 1(a) 所示。透过线性吸收，单光子能量可以造成材料直接被离子化，以电浆云形式从材料表面喷出，被去除的材料并未历经高温熔解和汽化等过程，因此热效应低，一般将此过程称为光化学 (photo-chemical)削除。在长脉冲短波长雷射照射下，例如紫外光波长的准分子雷射或倍频固态雷射，可提供约 4.5－7 eV 的光子能量，针对低能隙材料，如高分子或半导体，材料移除机制以光化学为主，因此可以达到精密加工。但在长脉冲长波长雷射照射下，例如红外波长的固态雷射，由於入射光子能量小於能隙，无法使电子产生跃迁，此时材料移除机制主要为光热 (photo-thermal) 加工。以光子能量加热材料，被去除的材料必须经过固态、液态和气态的转换，在熔解过程中材料会形成熔融区，因此产生过大热影响区而影响加工精度。针对金属材料，虽然原本在导带就有自由电子可以吸收雷射能量，但在长脉冲雷射照射下，由於金属的高热传导性，被吸收能量会往聚焦区域四周扩散而产生较大热影响区，并使周围材料产生融化现象。一般热扩散长度可近似为l~ (D-ꭓ )1/2，其中 D 为热扩散系数、-ꭓL 为雷射脉冲宽度。大多数金属材料 D 值介於 0.1－1 cm2/s 之间，若透过脉冲宽度 10 ns 的奈秒雷射进行加工，产生的热扩散长度约0.1－1µm。 图 1. 线性及非线性吸收示意图。(a) 线性及 (b) 非线性。 2. 非线性吸收所谓非线性吸收，需在高功率密度照射下才可以产生，例如大於 1013 W/cm2，此时材料对能量吸收与雷射功率密度的 n 次方呈非线性关系，其中 n为被吸收的光子数。因此超短脉冲雷射，如飞秒雷射才有机会产生非线性吸收，对於长脉冲雷射，无法产生非线性吸收。在飞秒雷射照射下，虽然单光子能量小於材料能隙，但电子仍可以透过非线性吸收而产生跃迁，过程主要有光离子化 (photo- ionization) 及崩落离子化 (avalanche ionization)(5)，如图 1(b) 所示。在光离子化过程，当电子吸收 n个光子能量，使总吸收能量大於能隙时，nhc/入 Eg，则同样可以由价带跃迁至导带，而形成自由电子。在崩落离子化过程，导带中的自由电子可吸收多个光子而跃迁到更高能阶，可以撞击周围的原子而产生另外的电子，透过持续的吸收和撞击，使导带中的自由电子密度快速成长，当自由电子密度达到临界值 (约 1021 cm–3) 时，聚焦区域的材料将以电浆云形式从材料表面喷出，并几乎带走原本照射产生的热量，使得加工区域温度迅速降低，过程中没有热融化现象。要产生崩落离子化，导带中必须有自由电子存在。针对介质材料，可以在雷射脉冲上升缘期间，透过光离子化机制，使得导带中产生种子自由电子，在雷射脉冲停止前可以产生崩落离子化。金属材料则不同於介质，它原本在导带就有足够自由电子可以吸收雷射能量。在飞秒雷射照射下，材料中的自由电子会先吸收光子能量，并迅速转为电子热能，此段作用时间约 fs 数量级，远小於电子热能传递至晶格所需时间 (约 ps 数量级)。因此在雷射脉冲停止时，电子会被加热到高温，但晶格仍保持低温，两者温度为非热平衡状态，如图2所示。电子传递至晶格的热能，将使材料表面产生削除。透过两个温度热扩散模型，可以求得每个雷射脉冲削除深度可近似为(6)其中8为光穿透深度，l 为有效热穿透深度，Fα为材料吸收的雷射剂量，F8、Fl 为雷射剂量阀值。 在不同飞秒雷射剂量照射下，(1)－(2) 两式将可决定金属材料的削除速率。剥除深度在低雷射剂量区间 (接近削除剂量阀值)，主要受光穿透深度影响，但在高雷射剂量区间，主要受有效热穿透深度影响。在低雷射剂量区间，材料削除边缘未发现热融化层，但在高雷射剂量区间将产生热效应，使得加工精度降低。虽然飞秒雷射加工在高雷射剂量产生与长脉冲雷射类似之热效应现象，但两者在材料移除速率还是有所差异(7)。透过长脉冲雷射加工通常会产生电浆云遮罩，之后照射的雷射脉冲会被电浆云吸收及反射，使得雷射能量无法有效照射到材料，因而降低材料移除速度。但对於飞秒雷射而言，电浆喷出时间约在雷射照射后的 1－10 ps 之间形成，此时飞秒雷射脉冲已经停止，材料移除速度较不受此现象影响，因此在深孔成形上被验证加工精度优於长脉冲雷射。针对半导体材料，如矽的能隙约 1.14 eV，而钛蓝宝石飞秒雷射产生的单光子能量约 1.55 eV (中心波长 800 nm)，因此单光子吸收过程就可以激发电子由价带跃迁至导带。透过飞秒雷射加工矽材料，包含线性及非线性吸收两个机制，如下式所示： 其中 n(t) 为自由电子密度，I(t) 为雷射照射强度，α为线性吸收系数，为双光子吸收系数。当脉冲功率密度为 1012 W/cm2 时，约是α的 15 倍，因此在飞秒雷射的高强度照射下，半导体材料的加工机制以非线性吸收为主。 图 3.不同飞秒雷射脉冲能量加工玻璃内部制作之微结构：(a) 低能量、(b) 适中能量及 (c) 高能量(8, 9, 10)。 三、飞秒雷射之材料微细加工的应用1. 飞秒雷射应用於透明介质材料内部加工飞秒雷射应用於玻璃、石英、晶体等透明材料内部加工，主要将雷射光束直接聚焦於材料内部，使此局部区域具有高的脉冲功率密度，而产生非线性吸收，其他区域一方面因为材料的透明性，使得线性吸收可以忽略，另一方面则因为脉冲功率密度较低，而无法产生非线性吸收。由於只有聚焦区域进行材料加工，在其他区域并没有产生破坏，配合扫描机制，可使此技术具有三维加工能力，可应用於光波导、光耦合、光储存及微流道制作。但与材料削除不同的是，照射的雷射能量不会被带走，因此产生与削除不同的材料破坏行为，这部分国际学者仍持续研究中，目前归纳主要有三种不同机制来描述此现象，包括等向 (isotropic) 折射率改变(8)、双折射 (birefringent) 率改变(9) 及空洞 (void) 的产生 (10)，如图 3 所示。当聚焦的雷射剂量低於材料的削除阀值时，透过多光子吸收，可使聚焦区域的介质融化及快速再固化，如图 3(a) 所示，并产生折射率变化，此机制可应用於制作光波导。在适中能量照射下会产生周期性奈米结构，如图 3(b) 所示，推测因为干涉现象导致结构特徵周期性改变。当聚焦的雷射剂量高於材料的削除阀值时，聚焦区域将会由多光子吸收和崩落离子化产生微爆炸，使这些材料往聚焦区域周围移动，而产生微米扩张现象，如图 3(c) 所示，产生的空洞可以应用於光学储存。 图 4.不同重复频率之飞秒雷射加工特性：(a) 1 kHz 及(b) 25 MHz。图 5. 不同雷射重复频率下在钠钙玻璃内制作光波导(11)。 一般玻璃材料在雷射照射后，将热能传递出去到冷却的时间约在µs 数量级。当相邻雷射脉冲时间大於材料冷却时间，则材料将有足够时间冷却到原本加工温度，如图 4(a) 所示。以放大型飞秒雷射为例，重复频率通常为 kHz，相邻脉冲时间为 ms 数量级，代表相邻雷射脉冲不会造成热能量的累积，加工精度则主要受脉冲宽度及脉冲能量影响。但若使用高重复频率之飞秒雷射进行加工，则雷射重复频率通常为 MHz 等级，相邻脉冲时间小於 µs，此时间可能小於材料冷却时间，如图 4(b)所示。将造成材料在相邻雷射脉冲期间温度无法完全冷却，但下一个雷射脉冲却又照射下来，导致雷射照射产生的热量逐渐累积在加工区域，称之为热累积效应 (heat accumulation effect)。此效应使得高重复频率飞秒雷射加工机制不再是所谓完全冷加工，在玻璃材料内部加工上会在聚焦区域周围产生热影响区，产生更大的破坏区域。虽然热累积效应使得加工范围改变，但仍可以透过雷射参数控制加工形状特徵，在一些硬脆材料加工上，热累积效应可避免材料温度在相邻脉冲间反覆变化，具降低热破裂等特点。图 5 为改变不同雷射重复频率，在钠钙玻璃 (soda lime glass) 内制作光波导，照射次数与波导直径之关系图(11)，可以观察到当雷射重复频率 < 1 Mz时，在同一加工点照射次数增加时，波导直径变化不大。此部分机制如前面介绍，主要透过非线性吸收，使聚焦区域产生折射系数改变，由於相邻雷射脉冲时间大於一般玻璃材料热扩散时间，所以不会产生热累积效应。但当雷射重复频率 <1 Mz 时，可以观察到在同一加工点照射次数加大时，波导直径明显增加。此现象是因为在高脉冲频率下，热累积效应所造成。但此效应使得雷射聚焦区间热扩散呈现放射状，制作的光波导截面极为对称，可降低光传输损失。 图 6. 不同飞秒雷射剂量加工 Ti6Al4V 钛合金：(a)0.7 J/cm2 与 (b) 2 J/cm2 (12)。图 7. 高重复频率飞秒光纤雷射制作的不同多晶ITO 导线。 2. 飞秒雷射应用於金属材料削除一般金属材料，在雷射照射后将热能传递出去到冷却的时间约 ps 数量级，即使透过高重复频率 (MHz 数量级) 之飞秒雷射进行加工，相邻脉冲时间小於 µs，此时间通常大於金属材料冷却时间。因为热冷却时间很短，材料在相邻雷射脉冲间可以快速冷却，不易出现热累积效应。图 6 为透过飞秒雷射针对 Ti6Al4V 钛合金进行加工，不同雷射剂量下的加工结果图(12)。由图 6(b) 可以得知，当照射雷射剂量过高时，会在加工区域周围发现热融化现象。主要是因为金属材料移除在高雷射剂量照射时，材料移除主要受热穿透深度影响，会产生显著热效应。此实验验证利用飞秒雷射加工金属材料，若要达到较佳的加工精度，则雷射剂量不可远超过此材料的削除剂量阀值。3. 飞秒雷射应用於透明导电薄膜加工利用高重复频率飞秒光纤雷射进行氧化铟锡 (ITO) 透明导电薄膜之图案加工，在不同雷射能量照射下，可以得到不同图案线宽，如图 7 所示。利用飞秒雷射结晶机制，基於明确之材料结晶剂量阀值 Fth，透过控制雷射剂量 F，使光轴附近区域剂量高於 Fth，则可制作小於聚焦光斑之多晶图案，如图 8 中线宽 D。 图 8. 高重复频率飞秒光纤雷射制作多晶图案方法。 四、结论使用飞秒雷射针对金属、半导体、透明介质和有机组织等材料作加工，已被验证能达到传统雷射所不能达到的高品质加工。随著美国、德国、日本等国家相继投入飞秒雷射国家重点研究计画，飞秒雷射与材料之交互作用机制也逐渐明朗化，但受限於放大型飞秒雷射低重复频率及系统复杂，实际业界应用还是受到限制。透过近几年商品化的飞秒光纤雷射，雷射源系统简单及雷射脉冲频率高，有机会实现高速及高精度加工，使得飞秒雷射微细加工技术受到瞩目，并预期能够应用於业界制程。参考文献1. P. P. Pronko, S. K. Dutta, J. Squier, J. V. Rudd, D. Du, and G. Mourou, Optics Communications, 114, 106 (1995).2. K. M. Davis, K. Miura, N. Sugimoto, and K. Hirao, Optics Letters, 21, 1729 (1996).3. E. N. Glezer, M. Milosavljevic, L. Huang, R. J. Finlay, T. H. Her, J. P. Callan, and E. Mazur, Optics Letters, 21, 2023 (1996).4. S. Kawata, H. B. Sun, T. Tanaka, and K. Takada, Nature, 412, 697 (2001).5. C. B. Schaffer , A. Brodeur, and E. Mazur, Measurement Science and Technology, 12, 1784 (2001).6. S. Nolte, C. Momma, H. Jacobs, A. Tunnermann, B. N. Chichkov, B. Wellegehausen, and H. Welling, Journal of the Optical Society of America B-Optical Physics, 14, 2716 (1997).7. C. Momma, B. N. Chichkov, S. Nolte, F. vonAlvensleben, A. Tunnermann, H. Welling, and B. Wellegehausen, Optics Communications, 129, 134 (1996).8. K. Miura, J. R. Qiu, H. Inouye, T. Mitsuyu, and K. Hirao,Applied Physics Letters, 71, 3329 (1997).9. L. Sudrie, M. Franco, B. Prade, and A. 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雷射伤害 直射眼睛伤害→妨碍视觉→引起各类眼睛病变 眼睛长时间暴露於强光→引起各类眼睛病变 强雷射光直射皮肤→皮肤烧伤 雷射危险等级 第一级：低输出雷射，不论何种条件下对眼睛，都不会超过MPE值，可以保证设计上的安全，不必特别管理。 第二级：低输出的可视雷射，人闭合眼睛的反应时间为0.25秒，用这段时间算出的曝光量不可以超过ＭＰＥ值。通常1ｍＷ以下的雷射，会导致晕眩无法思考，用闭合眼睛来保护，不能说完全安全。 第三级：中输出雷射，光束若直接射入眼睛，会产生伤害，基於某些安全的理由， 进一步分为3Ａ和3Ｂ级。3Ａ级为可见光的连续雷射，输出为5ｍＷ以下的雷射光束，光束的强度不要超过25Ｗ/ｍ2。3Ｂ级为0.5Ｗ以下的连续雷射光，直接在光束内观察有危险。 第四级：高输出雷射，有火灾的危险，扩散反射也有危险。 主要雷射眼睛伤害 最多的雷射是落在对视网膜造成伤害的波段，尤其是在视网膜上雷射已被聚焦到很小的点，强度提高千倍。 脉冲雷射因其锋值强度比相同平均功率的连续光雷射高千万倍以上，极度危险，1 μJ 能量打入瞳孔即可造成伤害。 眼睛看不见的波段（如近红外光）的雷射因不易察觉更是危险。 雷射使用环境注意事项 非专业人员不能进入实验区，若必须进入则必须在非实验进行时间或戴上护目镜。 遮住镜面般的反射面―如玻璃橱窗 电脑萤幕与椅子 文章来源：中央研究院原子分子科学研究所安全委员会雷射光路架设注意事项 雷射光路保持水平，高度在胸部和腰部之间，以和眼睛高度有够大的差距。永远不能把眼睛放在光路高度观察，也不能拿眼睛来直接看光的出口。 低能量光束遮光使用铝片喷黑漆或贴黑色胶带 雷射光路在黑色盒子（压克力、塑胶瓦楞版）内不仅是保护自己和他人必要的措施，也是光学架设稳定性必然的要求。 真空系统下的雷射光路架设最好设计从从上方开启腔门而非从侧面。 以散射之白卡片、UV card、IR card来看雷射光 个人防护注意事项 除非是已固定安全封闭的光路或有执行上的困难（另寻他法注意防护），否则一定要配戴护目镜。 护目镜必须针对你使用的雷射光波段有10万倍的衰减，而通过安全且在可见光的波段来让你工作。不是随便拿个叫做护目镜的就以为很安全。 护目镜要能遮住侧面来的光。 直接拿强雷射光对眼睛打，有护目镜也不足以保护。 手表、戒指因随著手在光路中移动，最为危险。项炼在弯腰架设时也很危险。 https://www.steo.com.tw/cn/hot_499305.html 雷射安全防护注意事项 2025-05-02 2026-05-02
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设备满足的规格 适用产品：大尺寸玻璃 来料规格：长*宽=2440*1830mm内 产品厚度： 5mm-8mm，精度在≥0.2mm以上，切割主要是以5-6mm为主，切割速度在 150-200mm/s(跟材料有关，以打样实际速度为准) 来料方式：标准玻璃上料机上料 加工之前需要清洗产品 加工方式：雷射切割+雷射裂片+人工分拣 切割雷射器类型：Ultrafast雷射 裂片雷射器类型：特殊波长雷射 传送方式：耐高温传送带 适合加工产品与行业电子产品，如电子行业蓝宝石玻璃窗片、手机盖板、光学玻璃等各种材料的精密切割和打孔等。设备结构原理 玻璃上片机：上料速度快、稳定搬运 雷射玻璃切割机：速度快、切割效果好 风刀型玻璃清洗机：清洗干净、无划伤，无水珠 雷射玻璃裂片机：速度快，效果好 玻璃收料机：人工采集成品，废料自动流到废料盒 整线占地：19600（ L）*4000（W）*1800（ H）mm，不含三色灯高度 设备结构原理整机结构：玻璃雷射切割裂片生产线主要由玻璃标准上料机、风刀型玻璃清洗机、雷射玻璃切割机（含两套雷射）、雷射玻璃裂片机（含两套雷射）、收料机（人工分拣）和废料收集盒等组成。动作流程说明 上料机将上工序产品取料，并放置於输送线上并将产品输送到清洗机上 清洗机输送滚轮将产品输送到清洗工位元（去掉产品两面滑石粉） 清洗完成后，滚轮输送机构将产品输送到切割机的输送线上 输送线感应器感应到产品停止，CCD定位补偿位置，然后双切割头对整板进行自动加工；通过 XY轴联动实现产品的任意图形切割 切割完成，自动流到裂片上；CCD定位补偿位置，然后根据切割轨迹，双裂片头对整板进行自动加工 切割完成后，输送线将产品运输到切割机下料工位 人工下料 雷射玻璃切割机 大理石平台+直线电机：稳定承载、耐腐蚀、高精度、高速、稳定 直线电机模X/Y轴直线电机，光学尺、双切割头平台。直线电机与光学尺通过运动控 制器闭环控制，速度快，定位精度高，移动时定子与动子无接触，长期使无磨损，基本不需要维护 CCD系统，精确定位高 模组化设计，功能易扩展 人性化设计，操作方便 雷射玻璃裂片机 大理石平台+直线电机：稳定承载、耐腐蚀、高精度、高速、稳定 直线电机模X/Y轴直线电机，光学尺、双切割头平台。直线电机与光学尺通过运动控 制器闭环控制，速度快，定位精度高，移动时定子与动子无接触，长期使无磨损，基本不需要维护 CCD系统：精确定位高 模组化设计，功能易扩展 人性化设计，操作方便 玻璃上片机、风刀型玻璃清洗机 主要用於玻璃自动装载和传动，背面可连接玻璃切割机、玻璃磨边机、玻璃清洗机、玻璃中空加工设备等。当玻璃置於指定位置时，在玻璃被吸附后，会自动将片状吸盘打开并放置同步带上，玻璃则自动运送到切割机的主机上。注：玻璃的数量可以自动控制，即在切割玻璃的数量前，完成切割后的手工操作后可继续在设备上取片，以避免人为因素损坏玻璃 本设备主要用於玻璃的清洗烘干。该机分为二段式清洗，一段由两组高压喷淋构成，第一段清洗经过一对风刀切水，二段由四组毛刷配合喷淋构成，清洗部的水管为PVC管，第二段清洗经过四组斜口风刀，到达出料端。整机传动由齿轮和链条带动胶辊进行传输。具体工作过程：玻璃进料→清洗段1→切水→清洗段2→风干→玻璃出料。 切割产品效果图      产品厚度3.4mm                   产品厚度0.5mm                             产品厚度2mm      产品厚度0.5mm                   产品厚度0.6mm                           产品厚度2mm   https://www.steo.com.tw/cn/hot_499073.html Ultrafast Laser 全自动超快雷射玻璃切割裂片单机/产线 2025-05-02 2026-05-02
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一、雷射技术背景雷射技术，自20世纪中叶诞生以来，已成为现代科技的基石之一，其发展背景丰富而深远。 1960年，第一台雷射的问世标志著一个新时代的开启，梅曼利用红宝石晶体成功产生了相干光，这种新型光源具有前所未有的单色性、相干性和方向性，为科学研究和技术应用开启了新天地。进入21世纪后，随著半导体泵浦技术、光纤雷射技术和超快雷射技术的发展，雷射技术迎来了新的飞跃。半导体泵浦技术提高了雷射的电光转换效率，降低了制造成本。光纤雷射以其高功率、高稳定性和紧凑的结构设计，成为工业加工的优选。超快雷射器则以其超短脉冲特性，在微纳加工和生物医学领域展现出巨大潜力。目前，雷射技术正朝著更高功率、更高精度和更广泛应用的方向发展。随著光纤雷射技术的快速发展，雷射的输出功率、光束品质和电光效率不断提高，为高功率绿光/紫外雷射的研发提供了技术基础。非线性光学倍频技术的发展，使得从红外线光纤雷射转换到绿光雷射成为可能，提高了绿光/紫外雷射的输出功率。在工业加工领域，高功率雷射设备在航空航太、汽车制造、船舶制造等领域的切割、焊接、打标、测量发挥著重要的作用；在医疗应用领域，雷射的精确性和控制能力使其在眼科手术、皮肤治疗和其他医疗程序中已广泛应用。雷射技术已经渗透到日常生活的方方面面，从工业制造到艺术创作，再到科学研究。随著技术的进步，高功率雷射的研发使得雷射在工业加工能力上显著提升。二、高功率、短波长雷射的应用发展及优势高功率绿光/紫外雷射的发展备受关注。连续光纤雷射器由於其运转模式连续及其波导式结构的特点，具有输出雷射能量均匀、高增益、高转换效率、可实现超高功率输出、光束品质较好、容易实现单模输出和性能稳定等优点。雷射与材料相互作用的原理是复杂多样的，不同的雷射参数（如波长、功率、脉冲宽度等）和材料特性会导致不同的相互作用效果。这些交互作用的结果在雷射技术的应用中有著广泛的利用，如材料加工、医疗治疗、科学研究等。图1表示了不同材料对不同波长雷射的吸收率曲线图。可以看出不同材料对不同波长雷射的吸收率曲线不同。加工过程中材料吸收的雷射能量可转换为热能，导致材料局部温度升高。这种热效应在雷射切割、焊接和热处理等过程中非常重要，导致材料相变，如熔化、蒸发或升华。铜材料是世界上应用最广的金属材料之一，在常温条件下，如图2所示，铜材对1064nm波段的雷射吸收率只有不到5%，而对532nm的绿光的吸收率可以达40%，相当於是近红外线波段雷射的8倍。而铜材大量应用於锂电、微电子等产业，目前工业界使用最多的是1064nm波段的近红外线雷射器，由於铜对1064nm波段雷射吸收率低而会在加工过程中出现效率低、气泡、飞溅等问题，而绿光/紫外雷射用於切割或焊接铜材等材料的效果比近红外线雷射效果好很多。因此实现高功率、高效率的连续绿光输出成为雷射的研究热点之一。 图1. 铜对不同波长的吸收率 图2表示了几种典型粉末材料对不同波长雷射的吸收率曲线图。可以看出不同材料对不同波长雷射的吸收率曲线不同。加工过程中材料吸收的雷射能量可转换为热能，导致材料局部温度升高。这种热效应在雷射切割、焊接和热处理等过程中非常重要，导致材料相变，如熔化、蒸发或升华。 图2. 典型粉末材料对各波长雷射的吸收率 绿光雷射的一个重要应用是3D列印技术。在金属3D列印领域，绿光雷射可以提高列印质量，实现纯铜材料复杂结构的3D 列印，图3为单模连续绿光光纤雷射纯铜列印分析结果。使用单模连续绿光光纤雷射作为光源，在列印纯铜方面的应用是一个相对较新的技术领域，它利用了绿光雷射的光束特性来克服传统雷射技术在处理高反射材料时遇到的挑战。由於纯铜对绿光的吸收率远高於对近红外光的吸收率，使得绿光雷射在铜材料的加工上更为有效。另一方面，单模雷射产生的光束具有很高的品质和一致性，这对於精密加工至关重要，尤其是在列印纯铜时，可以确保列印过程的精细度和一致性。 而在短波长雷射的开发中，紫外线（UV）雷射器和蓝光雷射则因其独特的应用特性而备受关注。由於紫外线雷射波长较短，对材料的纯度和光学特性要求极高，目前难以找到能够承受高功率紫外线雷射的材料，市场上出现的超过百瓦的紫外线雷射并不多见。蓝光雷射虽然目前已有制造商实现了千瓦级的功率输出，但在光纤合束前，蓝光雷射需要进行空间合束，这一过程对雷射光束的品质、稳定性和功率分布有严格要求，与光纤雷射器相比，蓝光雷射的光束品质较差，这限制了其在某些精密加工应用中的性能。三、结语与展望高功率绿光在铜材精密焊接上有著明显优势，特别在电气控制的IGBT和扁线马达焊接上，具有热影响小，飞溅小，拉力稳定，良率高。除了在铜等高反金属材料焊接上有突出的物理特性优势；还在高精密、高效率铜材料3D列印上，有著巨大的应用潜力。 (a)车载级高压充电端子 (b) IGBT模组接脚雷射焊接应用 https://www.steo.com.tw/cn/hot_498160.html 红外/绿光/紫外雷射加工金属差异 2025-05-02 2026-05-02
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超快雷射微加工整形原理 非热吸收机制 极高的瞬时峰值功率（达数兆瓦范围）可同时吸收多个光子。 当脉冲持续时间短於材料的特徵振动松弛时间时，这种吸收机制发挥作用。 利用超快雷射，两个主要机制主要负责将吸收从热态转移到非热态： 非热吸收机制非常重要，因为它可以减少材料的热损伤，使得加工更精细、控制更佳、微加工更加精确。 超快雷射微加工整形原理 在超短脉冲雷射加工中，通过使用具有以下特性的雷射，可以在高效材料去除率的同时，实现对周围非加工区域的最小热损伤： 通过使用具有更高峰值功率的短脉冲来增加光通量（W/cm²） 使用更具可聚焦性的光束（较低的M²值）来增加光通量 使用较短波长来改善光束质量和吸收 增加脉冲能量或脉冲重复频率；这将提高处理效率，因为两者都会增加雷射的平均功率 改善光束指向稳定性以实现一致的加工效果 实验范例回顾 聚合物微铣削／金属微铣削／陶瓷微铣削 这使得每次脉冲去除的材料体积能够被精确控制，从而实现高解析度加工和高质量的表面处理。紫外雷射在大面积结构化和三维微加工方面表现卓越。先进的光束照明和投影技术可以实现目标区域边缘锐利且能量密度均匀的分布，从而精确控制每次脉冲去除的材料体积，实现高解析度加工和高质量表面处理。 实验制作流程典型的去除速率在 0.05 - 1.5 μm/脉冲之间。当需要重复单一图案时，可以在光罩中设置一组阵列特徵，利用光束的大横截面同时加工多个特徵。通过协调光罩和工件的运动，可以创建大型且复杂的图案。结论必须仔细调整光学参数和加工速度，以优化特定的微加工任务。 https://www.steo.com.tw/cn/hot_497502.html 超快雷射微加工整形原理 2025-05-02 2026-05-02
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【实验目标】空白镀膜晶圆片XY方向各开十条沟槽   【实验结果】实验开槽后 【实验数据】【量测工具】LMI 3D传感器【量测方案】 【Line confocal Profile image】 由於confocal line scan 原理可取得穿透材质多层结构，因此有看到蓝色箭头多层结构，讨论时未提及此现象，因此后续量测高度、宽度皆会以最上层与底层结构量测。 ↓ 蓝色箭头所指它层与斜边就不采样显示及量测。 雷射底层槽宽度: 0.440mm 雷射最上层槽宽度: 1.002mm 雷射最上层槽深度: 0.486mm 【Laser 3D scan image】【使用加工实验机器】振镜头15W紫外超快固态雷射乙台，大理石抗震平台可加工大幅面产品(12寸内皆可)，无准分子气体耗材，使用寿命良好，价格实惠。【实例应用】出机应用於各大厂VISC、晶电等1/2/3代半导体晶圆微加工与探针卡钻孔加工清洁等应用。   https://www.steo.com.tw/cn/hot_496966.html 镀膜晶圆雷射微加工 2025-05-02 2026-05-02
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雷射焊接是一种无接触材料加工方式，一般脉冲雷射用於薄材料的精密焊接，连续雷射用於厚材料的焊接。依熔池形态区分，如图1所示，雷射焊接可分为热传导焊和深熔焊，前者的功率密度范围为104～106 W/cm2，后者一般在107 W/cm2以上。 图1 热导焊与深熔焊形成熔池形态差异   雷射焊接相对於传统焊接技术而言，可以极大的提升焊接的效率和精度，能够简单的实现多种金属或异种金属焊接需求。雷射焊接可以采用振镜扫描方式及固定焊接头方式，奈秒脉冲焊接主要采用振镜扫描方式，速度快、灵活性高。雷射焊接在消费性电子产品、半导体、电池、感测器和医疗等许多行业中，均已广泛应用。 奈秒脉冲雷射焊接原理 焊接都要经过雷射吸收产热、熔化融合和冷却凝固三个过程，由於特定材料的比热和相变潜热是固定，雷射脉冲能量越大，能够熔化的材料体积也越大。依照脉冲能量大小，脉冲雷射焊接目前也有两种主要的光源选择，一种是采用YAG雷射或QCW雷射作为焊接光源，另一种采用奈秒脉冲雷射。对YAG或QCW雷射器，其单脉冲宽度在微秒甚至毫秒量级，单脉冲能量在焦耳甚至数十焦耳量级，焊点直径通常大於1mm，采用固定焊接镜头或振镜雷射点焊的方式工作。而奈秒MOPA脉冲雷射器，单脉冲能量只有1mJ到2mJ，能够熔化的材料体积有限，单一焊点只有数十微米，通常采用振镜扫螺旋线的方式组合众多焊点形成一个焊盘，焊盘直径通常小於1mm，焊接螺旋线轨迹及剖面熔池形态如图2所示。 图2   雷射焊接方式 依材料搭接方式划分，常见雷射焊接方式有拼焊、叠焊、角焊、搭边焊、桩节焊等，如图2所示。奈秒雷射薄板焊接多采用叠焊方式，其他如拼焊方式也适用。对於叠焊，熔池必须穿透上层材料延深到下层材料中，上层材料越厚对应的熔池深度越大，所需的雷射功率也越高。常见的薄片材料厚度在0.1mm到0.5mm之间，对应的需要选择60W到1000W的MOPA脉冲雷射。 图3 雷射焊接时不同的材料搭接方式   众所周知，雷射焊接拉拔力是判断焊接强度的重要指标，而雷射的光束品质M 2又是影响焊接拉拔力的一个很重要的技术参数，即光束品质越好，拉拔力越强。 雷射脉冲焊接典型应用 1. 铜片螺旋焊点 图4 雷射脉冲焊接紫铜片的（左）螺旋轨迹和（右）焊点分布 2. 异种金属焊接 图5 （左）铝板（中）不锈钢板与（右）铜板与不同金属焊接结果 3. 3C产品精密焊接 图6 不銹钢片焊接镍板 4. 电池极片雷射焊接 图7 铜材及铝材电池顶盖焊接 https://www.steo.com.tw/cn/hot_494433.html 雷射焊接原理 2025-05-02 2026-05-02
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在超短超强雷射与物质相互作用中，会产生短脉宽、高能量的电子，通常被称为「超热电子」。超热电子的产生和传输是雷射高能量密度物理的重要基本问题之一。超热电子可以激发很宽波段的超快电磁辐射，也可以驱动离子加速，快速加热物质，作为惯性约束核融合「快点火」过程中的能量载体。各种次级辐射和粒子源的性质、等离子体加热和能量沉积过程与超热电子的时间、空间和能量特徵及演化动力学息息相关。经过多年研究，人们对超热电子的能量和空间特徵已经比较清楚，但由於缺乏合适的高时间分辨测量手段，对超热电子束时间结构和动力学过程的诊断仍然面临挑战。 中国科学院物理研究所／北京凝聚态物理国家研究中心光物理重点实验室特聘研究员廖国前、研究员李玉同和中国科学院院士张杰等，对超强激光与固体靶相互作用产生高功率太赫兹辐射的新途径进行了多年探索，提出了基於超热电子束相干渡越辐射的太赫兹产生模型，发展了基於非共线自相关的单发超宽频太赫兹探测技术。在上述成果基础上，近日，研究人员提出了太赫兹辐射诊断超热电子束的新方法，利用自主研发的高时间分辨单发太赫兹自相关仪，实现了超强激光与薄膜靶相互作用过程中超热电子束时域结构及动力学的原位、即时测量。该研究在理论上建构了太赫兹辐射性质与超热电子束时空特徵的映射关系，给出了太赫兹脉宽与电子束脉宽、束斑尺寸、发射角等参数的定量联系。该研究准确地表徵了雷射－固体靶作用中几十飞秒量级的超热电子束脉宽，发现超强雷射加速的电子束在产生时具有与驱动雷射类似的脉宽，在传输过程中由於速度分散和角发散导致纵向时间宽度和横向空间尺寸逐渐展宽；直接观测到了由於雷射脉冲二次加速和靶面鞘层场导致的超热电子回流动力学，发现当高对比雷射与薄膜靶相互作用后，电子束在靶前后表面鞘层场之间来回反弹，持续时间可达百飞秒量级。这些结果展示了单发、无损、原位、高时间分辨率的超热电子表徵手段，有助於理解和优化基於超热电子的超快辐射和粒子源时空特性并发展相关应用。 相关成果以Femtosecond dynamics of fast electron pulses in relativistic laser－foil interactions为题，发表在《物理评论快报》（Physical Review Letters）。研究工作得到国家自然科学基金委员会、科学技术部和中国科学院的支持。利用太赫兹相干渡越辐射诊断超热电子束脉宽利用太赫兹相干渡越辐射诊断超热电子束脉宽 https://www.steo.com.tw/cn/hot_495318.html 研究实现相对论性强雷射驱动超热电子束飞秒动力学的即时测量 2025-05-02 2026-05-02
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随著雷射技术的不断发展，不同功率、波长以及频率的雷射不断被推向市场。根据光源与物质的作用特点，将选用特定的雷射器，如红外线雷射主要用於钢铁、铜和铝等金属零件的焊接、切割等加工；绿光雷射可用於太阳能电池划片、掺杂、 3C电子和半导体铜箔切割、焊接以及晶圆退火等加工；紫外线雷射可用於塑胶、纸盒包装、医疗器材、消费性电子产品等的切割、打标。紫外线脉冲雷射具有短波长、短脉冲、光束品质优、高峰值功率等优点，与绿光、红外线相比，具有较小的热效应等优势。近年紫外线雷射加工广泛幅射至医疗、日用、航太、半导体、电子等领域。 超锋的紫外超快雷射在覆铜板（DBC）去除、PBC开窗、飞行打标、线材标记、PCB／FPC切割、木材切割、石墨打孔和玻璃加工等应用领域均有成熟的工艺表现。 紫外线雷射的四大加工制程应用案例 2．1 雷射去除（减材） 2．1．1 雷射覆铜板去除覆铜板由於其具有良好的导热性能和导电性，是重要的电子封装材料，传统的覆铜层去除主要透过覆膜显影、蚀刻完成，流程复杂繁琐。为优化覆铜板铜层去除步骤，使用紫外超快雷射进行覆铜去除，去除效果良好，铜层去除比较干净，与陶瓷相比底色差别不大，正反面雕刻，陶瓷未产生裂痕。    2．1．2 雷射PCB板开窗开槽 PCB上导线覆有油漆层，可防止短路对装置造成伤害。所谓开窗就是去掉导线上的油漆层，让导线裸露以便上锡处理。选用超快紫外雷射可以实现PCB板表面油漆层的去除，透过调整雷射参数还可以控制不同铜层的去除，实现精确开窗加工。下图为PCB板雷射开槽前后对比。  2．2 雷射标记雕刻   2．2．1 雷射线材绝缘层标记  缆线产业为了使产品能够清楚分辨品牌、种类、规格等，常常会在线缆上进行标识，传统的标识方式是采用油墨喷码机进行喷码，这种方式不仅成本高而且污染大，并且油墨在线缆表面的附著性较差，经过机械运输、环境老化、人为擦碰后容易被磨损破坏，难以满足产业的实际需求。雷射标记可以有效解决油墨喷码机的难题，且雷射塑胶标记的线条均匀、清晰，可读性更高。选用超快紫外雷射在线缆上进行雷射标记，搭配大幅面场镜，可在线上缆上实现字元的清晰标记，加工125mm幅面的字元仅需0．2s，可跟随管线工作，与工业自动化配合进行飞行打标，满足产线高节拍要求。   除了常规线材的标记，使用紫外线雷射在电线和电缆上直接印刷也在航空和航太工业中得到了OEM和最终用户的广泛测试和接受，该领域的线材标记一直被国外公司垄断，为了推进航空航天领域线材标记，采用紫外超快雷射在电线绝缘层上进行字元标记，标记所用线缆为航空航太领域专用线材（电线规格BMS），在2000mm/s的运动速度下单次加工即可在电线上实现字元的清晰标记，字元标记深浅均一、线条均匀，边缘无烧蚀发黑现象。  航太线缆加工效果（左）相机拍摄；（右）显微镜观察   2．2．2 玻璃雷射雕刻标记  璃制品广泛用於建筑、日用、医疗、化学、家居等领域，在玻璃上雕刻、印刷、镭射图案、花纹已经是一种很常见的技术。选用超快紫外雷射可在玻璃表面或内层进行图形、文字、LOGO等个性加工，效果可呈现白色或黑色，标示精细、清晰美观。相较於普统超快雷射标记，紫外雷射加工效率较高,在玻璃打标领域，紫外雷射加工性价比更高。   玻璃标记效果内部标记（左）；表面标记（右）  2．2．3 医疗器材雷射雕刻打标  雷射是符合医疗产业FDA和MDR标准的打标技术，可实现在所有医疗设备和器械上打标唯一设备识别码（UDI）。医疗器材上的雷射打标可以获得耐灭菌消毒的永久标识，采用紫外超快雷射可以在医疗器材上获得永久和高对比度的标识，加工图案例大小的幅面仅用15s左右，加工效率高。可於矽胶上进行雷射雕刻标记，不锈钢上进行全黑雷射雕刻。    2．2．4 其他非金属雷射标记  在日常生活中，为了让产品能够清楚分辨品牌、种类、日期等，常常会在包装上进行防伪标识，采用超快紫外雷射加工可以轻松实现塑胶包装袋、试剂盒、胶带、瓶盖等的标记。下列常见的泛用塑胶接科进行雷射雕刻切割： PE、PP、PS、PVC、ABS、PMMA等 2、工程塑胶： 【泛用类工程塑胶】PA、POM、PBT、PC等 【高性能工程塑胶】PPS、PEEK、PAR等 3、弹性体： TPU、TPS等 4、合胶： PC   医疗产品外壳雷射雕刻/瓶盖雷射雕刻/胶带薄膜雷射标记  2．3 紫外雷射切割        2．3．1 PCB雷射切割  PCB板结构复杂、精细，雷射加工技术可实现此类材料的精密雷射切割，选用超快紫外雷射对1．2mm厚度的PCB板进行加工，切割断面光滑。雷射切割软板与硬板效果同样卓越   PCB板雷射切割效果（左）相机拍摄；（右）显微镜观察断面图  2．3．2 紫外雷射木材切割  紫外线雷射作为一种冷光源在切割加工上具有其独特的优势，超锋超快紫外雷射雷射器在薄木片上进行特定图形切割可以实现材料的雷射精密加工，雷射切割后的木材边缘无发黑烧焦现象，切割面光滑无毛刺，美观较好，在木制工艺品加工方面具有极高的性价比 木材雷射切割效果图  2．4 雷射钻孔－雷射石墨片钻孔 雷射碳纤维切割       石墨片是一种全新的导热散热材料，屏蔽热源与组件的同时可改善消费性电子产品的性能。紫外雷射可在石墨片上进行阵列钻孔加工，透过螺旋线的方式进行加工，加工1,600个孔仅在10秒以内。    石墨片阵列雷射钻孔加工效果（左）相机拍摄；（右）显微镜观察       上述几个案例分别列举了超快紫外雷射在移除、标记、切割、钻孔等领域的全应用，为材料雷射微加工提供了应用解决方案。 https://www.steo.com.tw/cn/hot_495319.html 紫外雷射加工应用案例：各式材料雷射切割、雷射雕刻、雷射标记、雷射钻孔、雷射移除等 2025-05-02 2026-05-02
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物理气相沉积法（Physical Vapor Deposition），简称 PVD。 PVD 一般区分为三种，分别是真空蒸著（Vacuum Evaporation）、溅镀（Sputtering）、离子镀著（Ion Plating）。 1. 真空蒸著（Vacuum Evaporation）  金属在真空中加热时会变成气体而蒸发，真空蒸著就是利用此原理。处理时多在 10-5Torr 以下的真空中进行，金属及各种化合物都可当作被覆物质，其应用例有镜片、反射镜、塑胶零件等，但是以金属表面硬化为目的的用途则很少，主要多用於装饰性物件。 2. 溅镀（Sputtering）  高能量的粒子撞击靶材时靶中的分子或原子被撞击出来的现象，此原理是以靶为阴极，以基板为阳极，在 10-2Torr 左右的 Ar 气氛中加以高电压时阴极附近的 Ar 气离子化后变成 Ar+，与阴极相撞击，被 Ar+离子所撞击飞出的分子或原子撞上基板而堆积形成薄膜。溅射应用范围极广，利用其薄膜的机能则是以耐磨耗性、耐蚀性、耐热性抗静电或装饰性为目的，但是因附著力的问题少见於刀具的应用。适用於大宗连续性镀膜，例如手机零件等。 3. 离子镀著（Ion Plating） PVD 中密著性最佳者为离子镀著方式；此方法是利用电弧撞击靶材，使靶材原子被激发出来，与反应性气体反应，形成化合物沉积於工件表面的一种技术。炉内运行至高真空后，通入惰性气体，加偏压造成氩离子（Ar+），及带负电的电子（e-），带正电的氩离子会撞向通入偏压为负极的基板底材，来清洁工件表面;之后再通入反应气体，在靶材和基板底材间产生电浆，进行镀膜作业。此一方式成膜速度快、密著性较佳，多用於切削刀具被覆处理。 本公司采用最先进之 本公司采用最先进之阴极电弧法（cathode arc）进行镀膜作业。与其他方式相比，此种方式拥有 进行镀膜作业较多的离化率、均匀的披覆性以及最佳的密著性，大多被应用在金属的硬质镀膜上，特别是要求耐磨耗之物件。   PVD 真空离子镀膜与传统电镀之不同 真空镀膜厚度属於微米级，1μm 相当於传统电镀一条的十分之一，因此经过镀膜作业以后，并不会影响工件的精度；传统电镀的批覆方式是以一种包覆的方式在外形成一层电镀层，并无高度密著性可言。 项目 传统电镀 真空离子镀膜技术 方式 大气中，以电解液为媒介，属高污染制程 真空环境下，以电浆为媒介，属於环保制程 特性 均匀性佳，薄膜表面有光泽。但仅以包覆方式 覆盖表面无密著力可言 膜质紧密，均匀度视旋转夹具之结构而定 硬度 硬度约 Hv900 左右 硬度可达 Hv1800 以上 厚度 厚度约为镀膜的 10 倍以上 厚度为微米级(μm)有绝佳的被覆性 密著 热胀冷缩容易脱落 面宽 0.2mm2的钻石压子尖端可承受 10kg 以上垂直重量，膜层无剥落，N>98 < TBODY>                     PVD 真空离子镀膜与电镀方式之膜形差异 PVD 镀膜制作之示意图 PVD 镀层会依底材形状平均在上方形成一个镀膜层，依底材高低形状有所不同，经镀膜后的高低形状也是依照原先底材之态样。 传统电镀制作之示意图 一般湿式镀层所制作之镀膜会在表面覆盖成一个薄膜层 ，不论底材之原先形状为何，表面所呈现出来的薄膜层都会趋於平坦。   采用 CSR-101 刮痕试验机之附著力测试结果 TiN 氮化钛 → 90N CrN 氮化铬 → 92N TiAIN 氮化铝钛→ 88N https://www.steo.com.tw/cn/hot_494379.html 镀膜工艺简介：物理气相沉积法(PVD)真空离子镀膜与传统电镀之差异 2025-05-02 2026-05-02
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主要雷射雕刻镜头种类 前聚焦镜头 3d镜头 含场镜与模组 2d镜头 含场镜 后聚焦镜头 两者主要结构差异 前聚焦振镜叫PRE-SCAN，后聚焦振镜叫做POST-SCAN。 PRE-SCAN和POST-SCAN是指的聚焦和扫描的先后，PRE-SCAN是在扫描前聚焦，POST-SCAN是扫描后聚焦。普通的振镜式打标机是采用的POST-SCAN方式。 普通的振镜型打标机采用的是POST-SCAN的方式，输出的光束先经振镜进行扫描，然后通过F-theta透镜聚焦到扫描平面上。这种方式控制起来比较容易，但是扫描面积受到F-theta透镜的限制，而且扫描平面内的每个光点的大小不一样。中间的较小，周围较大，而且容易产生枕型和腰鼓型失真。这种方式的优点是控制软件容易实现，成本较低，速度较快，因而为大多数振镜式扫描的加工机所采用。 两者优缺点 前聚焦振镜优点：使用动态聚焦的大幅面雷射打标机中，在振镜扫描前就采用一个长焦距的动态聚焦装置。使雷射器输出的光斑通过动态聚焦镜聚焦更容易被捕捉。前聚焦振镜缺点：造价较高。 后聚焦振镜优点：控制起来比较容易，控制软件容易实现，成本较低，速度较快。后聚焦振镜缺点：扫描面积容易受到限制。 前聚焦目标市场 一个三维动态前聚焦系统通常具有以下优点： 一组系统即可实现扫描范围从100毫米x100毫米到2000毫米x2000毫米。 相对於前聚焦式系统可以得到更小的聚焦光斑。 可以提高聚焦光斑的均匀性。 其应用范围包括广告公司、包装产业、印刷厂、中高阶金属加工产品、各大公家单位等。 后聚焦搭配场镜种类 F-Theta 镜头 – 熔融石英 (SL-Q) F-Theta 镜头 – 光学玻璃 (SL) 远心 F-Theta 透镜 – 光学玻璃 (TSL) 远心 F-Theta 透镜 – 熔融石英 (TSL-Q) F-Theta 透镜 – CO 2激光 9.4/10.6μm (SL1/SL2/SL3) 消色差 F-Theta 透镜 (SLA) 消色差远心 F-Theta 镜头 (TSLA) https://www.steo.com.tw/cn/hot_493404.html 大面积3D振镜雷射加工 2025-05-02 2026-05-02
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DW1390N雷射切割机功能上不但有卓越的智慧随动、一键恢复、安全防护等，同时设备整机重量在350公斤，高速切割不震动。在设备的性能上有高动态切割精度和良好的切割断面。人机界面非常友好。目前已经远销国内外。 性能特点 整机标准化配件，机床级精密装配。 高速外滑式线性运动模组，阻力小，精度高。适合高速雕刻切割，性能远远优於方型直线导轨。 Y轴电机中间驱动，配合进口膜片式弹性连轴器，精度更高。 符合欧洲标准的电气布线标准。 全相容工作平台设计，随时增配。完美相容刀条切割平台和蜂窝切割平台。 全彩屏控制系统，USB离线控制，支援即时同步显示。支援USB、网线传输。支持中断点续雕。 美国二六原装镭射镜片。 控制系统特点 切割跟随技术：随动控制也被称为间隙控制，是指在数控雷射加工过程中，控制雷射切割头和工件表面保持恒定的距离，也就是说随著工件表面的波动，雷射切割头也要即时的调整位置，保证二者的距离恒定不变。这样就能保证整个加工过程中雷射离焦量的恒定不变，因而确保切缝，切割光洁度的恒定。对於非金属材料加工，雷射切割头和工件表面距离的测量分接触式和非接触式两种。接触式随动由於感测器与加工材料表面在加工运动时一直要接触，会影响到被切割材料的表面光洁性，一般用於对材料表面要求不很高的切割系统，另外接触式随动不能用於加工速度非常快的领域。 安全防护单元：在安全方面，该设备配置有高强度钢化玻璃，开盖保护功能，同时切割的时候有红光指示。能对操作人员尽最大可能的起到安全保护作用。 参数一键恢复：一键恢复功能对於镭射切割机操作不熟练的操作工或者初学者来说是非常有益的。如同Thinkpad笔记本一样，当初学者设置参数，出现误操作时，一键恢复如初。 智能断电续切：突然断电对於人和设备来说，特别是对於数控设备，是致命的，轻则报废工件，重则设备本身会受到不同程度的损坏。该设备标配则具备断电续切功能。   https://www.steo.com.tw/cn/hot_493318.html 3D曲面随动雷射切割机 2025-05-02 2026-05-02
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对於光源应用，光谱分布，应用波长范围，以及哪种波长会引起杂散光或使样品发热都将决定光源的灯的类型和功率大小。 为了达到最佳应用，应当选择在有效波段范围内有较高的输出，而在容易引起杂散光的波段有较低输出的光源。弧光灯主要输出紫外线到可见光，汞弧灯在紫外区有很强的尖峰。溴钨灯是一个很不错的可见光到近红外光源。   不同类型光源的光谱辐射度曲线 https://www.steo.com.tw/cn/hot_493254.html 光谱仪光源选择：如何选择弧光灯还是卤素灯？ 2025-05-02 2026-05-02
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丝杠机的配置为伺服电机加上高精度滚动丝杆，皮带机的配置为步进电机与PU同步带，以下为二者的区别：1.动力系统比较伺服电机从静止可以瞬间提速至其额定转速（3000转/分钟），而步进电机则受起跳频率的影响，从静止最多能马上升到300转/分钟。二者提速性能差距约10倍。形象的比喻一下，伺服电机相当於一辆八缸的汽车，步进电机相当於一辆四缸的汽车，所以伺服电机的马力绝对比步进电机大，这就决定了步进电机比较适合小机器，伺服电机比较适合大机器的特点。2.传动介质比较高精度滚珠丝杆拥有四大特点：与滑动丝杠副相比驱动力矩为1/3；利用滚珠运动，所以启动力矩极小，不会出现滑动运动那样的爬行现象，能保证实现精确的微进给；无侧隙、刚性高；滚珠丝杆由於运动效率高、发热小、所以可实现高速进给。PU同步带就是我们常见的皮带，用久后会被拉长，需要经常换皮带。这决定了高精度滚珠丝杆比PU同步带更经久耐用、稳定性更好，长久工作后的对位性更突出。3.稳定性比较两种进给方式的机器刚开始的稳定性都很不错，但是长期使用后就差别比较大了，PU同步带一般用在平台动的机器上，长期使用后皮带会变形，甚至出现平台会倾斜、滑动的现象，直接影响机器的对位、精度和产品的品质。高精度滚珠丝杆在长久使用后表面的机油会被慢慢磨损掉，对机器精度会稍微有点影响，这时在滚珠丝杆和滑轨上抹上一些机油就很好了，就像汽车一样，用过一段时间的汽车磨合性会比刚买的要好一些一样，我们这种机器在几个月后性能会达到最佳，当然在使用一两年后机器稳定性会有一点下降，但不会妨碍机器对位、精准度、产品品质。所以说采用丝杆传动的雷射切割机会比采用PU同步带的要好得多。4.成本比较伺服电机和步进电机的成本比例一般是5:1，一般好一点的步进电机市场价在600元左右，伺服电机则是3000元左右；滚珠丝杆和PU同步带的成本比例更大了，一条皮带一般几元十几元，一条滚珠丝杆一般都是大几百甚至上千元，所以单根运动轴滚珠丝杆加伺服电机的成本会比PU同步带加上步进电机至少要多3000多元，这也是为什么同一款机器采用不同的进给系统后价格会有如此大的差距了。5.床身比较由於丝杠机的加速度相对较大，所以其床身一般采用方管焊接床身（类似光纤雷射机），皮带机受其成本原因一般采用钣金件。就床身而言，丝杠机的床身重量明显多於皮带机的床身重量。所以耐冲击性和稳定性，方管焊接床身会明显优於钣金的床身。6.切割断面比较在使用相同雷射功率及切割速度的前提下，丝杠机的切割断面明显是由於皮带机。 以上就是皮带传动的雷射切割机与丝杆传动的雷射切割机在性能和成本上的比较，总体来说，作为有品质要求的客户，还是建议买滚珠丝杆加上伺服电机传动的雷射切割机。 https://www.steo.com.tw/cn/hot_492966.html 丝杠螺杆机与皮带机比较 2025-05-02 2026-05-02
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雷射器单元对於一套雷射切割机系统，雷射器功率的稳定性及光学模式是重中之重，这两个指标是衡量一台雷射切割机的决定性指标。DW9060B-100 雷射切割机设备定位为该功率段的高端机型，为该设备配置了CO2100W雷射器，该雷射器提供全球联保，质保18个月。该雷射器技术成熟稳定，对於全球各种使用环境耐受力较强。 控制系统对雷射功率的连续控制、切割工艺的保证，控制系统作为雷射切割机的大脑，起著至关重要的作用。本系统是以干诚数位控制卡为载体，进行了深入的二次开发。干诚数位控制卡在小功率雷射机市场上国内的占有率在40%左右。同时该控制系统能读取BMP、PLT、DST、AI、DXF等主流软体格式。该控制系统最大的优点主要有： 切割跟随模拟技术：切割头在切割过程中，在控制系统的萤幕上能即时的再现出来，这个功能一般出现在国内外的上万瓦的大型雷射切割机上。本设备软体经多年的优化，模拟的动态回应速度广受使用者的赞誉。 能同时控制测量寻边、非金属随动的独家技术：对於这个功能在雷射切割机上是非常有使用意义的，如果不同时控制测量寻边和非金属随动，新设备还可以，如使用后期工作台出现物料不平等的情况下，寻边就成了摆设。实现了同时控制使自动巡边真正的实用化。 智能断电续切：该设备成功把智能断电续切技术搬到了小功率雷射切割机上。突然断电对於人和设备来说，特别是对於数控设备，是致命的，轻则报废工件，重则设备本身会受到不同程度的损坏。 参数一键恢复：一键恢复功能对於雷射切割机操作不熟练的操作工或者初学者来说是非常有益的。如同Thinkpad笔记本一样，当初学者设置参数，出现误操作时，一键恢复如初。 随动单元由於雷射经过聚焦镜后，光柱为腰鼓型，只有有了高动态性能的随动，才使高速切割成为可能。本设备除了在控制系统方面下足了功夫，再就是在随动方面，随动单元是小功率雷射切割机中最快的，Z轴最大运行速度6米/分钟，行程40mm，加速度为0.5G，充分保证了高速切割时断面的切割品质。传动单元本系统采用外滑式模组化高速导轨加中置驱动的传动设计，中置驱动为国内外高端雷射机切割机的经典结构，如德国通快等。 雷射自动寻边单元 本系统组态的CCD雷射自动寻边单元，也是多年来大多数使用者梦寐以求的功能，带来的最大好处就是，当板材在工作台上放斜的时候，切割头上的测量雷射器在X\Y轴配合下，能自动判断板材倾斜的角度，把要切割的图形相应拧转相同的角度。节约的板材，防止切废工件。该功能单元多年在使用者处应用，反响非常好。 安全防护单元在安全方面，该设备配置有高强度钢化玻璃，开盖保护功能，同时切割的时候有红光指示。能对操作人员尽最大可能的起到安全保护作用。 模组化互换工作台雷射切割机是多面手，不但能切割刚性好的材料，而且还能切割柔性材料，但一般情况下是更换不同的专门的工作台，我们把这两点集成在了一起，既能单独安装蜂窝工作台，又能单独安装刀条工作台，还能两个工作台叠加安装。更换非常的方便。本设备中标配有两套工作台。 环保过滤除尘除烟除味单元由於雷射切割机为热加工，燃烧和气化同时发生，切割过程中会产生烟尘。异味、粉尘。本设备中标配环保过滤除尘除烟除味单元，更加环保。 https://www.steo.com.tw/cn/hot_492798.html DW9060B-100 雷射切割机各组成单元的性能 2025-05-02 2026-05-02
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雷射打标生产工艺是广泛应用的新技术，它是利用适当能量密度、汇聚在工件表面的雷射光束对目标表面扫描，使材料发生物理或化学变化，在表面上形成痕迹，从而形成标记的过程。它具有应用范围广、打标速度快、性能稳定、品质高、运行成本低、环境污染小、易於用电脑控制等优点，已经成为雷射重要的应用领域之一。振镜扫描式雷射标记技术就是通过控制两片高速振镜的偏转角, 改变雷射的传播方向, 经过F-Theata透镜在工件表面的聚焦, 在工件表面作标记。与传统的标记技术相比, 它具有适用面广(对不同材料、形状的加工表面均适合) , 工件无机械变形、无污染、标记速度快、重复性好及自动化程度高等特点, 在工业、国防、科研等许多领域具有广泛的用途。雷射打标机范围扩大，最好解决方法就是动态调焦系统，它是迄今为止要求光斑小、打标面积大的最佳解决方案，它将高速度、灵活性和高达1500x1500mm的打标范围有机结合起来。雷射光束经过聚焦镜后，再经过X和Y振镜扫描后聚焦在需要打标的工件表面上。如果在座标原点是焦平面，则原点的聚焦光斑最小。当振镜将雷射光束扫描远离原点后，则打在工件表面的雷射光束不在焦平面上（该焦平面是球面，但工件表面却是平面），该处的聚焦光斑就会变大，这样在整个工件打标平面上的光斑直径就不一样，打标的线条宽度也就不一样。如果在聚焦镜的前面加一个动态聚焦镜，当振镜将雷射光束扫描远离原点后，通过改变动态聚焦镜的位置使这时的焦点仍然在工件的表面，则该处的光斑直径也和原点的光斑直径一样大。通过移动动态聚焦镜，使在所有的打标范围内的光斑直径一样大并且光斑直径又小，这样就实现了小光斑、大范围、高速度的雷射打标机。动态聚焦扫描头是专为实现小光斑、大工作范围和高灵活性的雷射扫描所设计的，在扫描过程中，装置里的发散镜片相对於聚焦镜片由马达驱动实现在光轴上动态精准定位。这个过程改变系统总的焦距，并与扫描偏转镜片同步工作，因此可以将二维扫描扩展成三维扫描系统。该装置可以取代二维扫描应用中价钱昂贵的平场物镜，也可以实现三维光束偏转扫描系统。适用於CO2、YAG及光纤雷射器。已成熟的应用在多个行业中，最为显著的特色是速度，也就提高了加工企业的效率。在各种打标方式中，振镜式打标因其应用范围广，可进行向量打标，也可以标记点阵字元，且标记范围可调，标记速度也较快，因而成为目前的主流打标方式，并被认为代表了未来雷射打标的发展方向。 https://www.steo.com.tw/cn/hot_490263.html 创新动态聚焦打标技术：三维动态聚焦系统——雷射打标、振镜扫描式雷射标记技术、动态聚焦扫描 2025-05-02 2026-05-02
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