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第一代超快激光器使用掺钛蓝宝石作为激光有源材料,于20世纪90年代初期被商业化推出。
1999年,诺贝尔化学奖被授予Ahmed Zewail传授,以表扬他在超短期化学反应剖析工作上获得的成绩。在十年以内,从一种新技术发展到应用该技术且得到诺贝尔奖,这显现了超快激光器为科学领域带来的革命性改变。
在这十年间,尽管那时的激光器未能满足各种工业对它们在特性和功能、花费、规格和可靠性方面的要求,但是超快激光器在新工业或医疗应用中的潜力已不言而喻。
2000年左右,选用掺镱激光材料和电信级半导体的新一代二极管泵浦超快激光器推向市场。这些紧凑型高功率、高度可靠性乃至性价比高的超快激光源为快速扩大的市场拓展了工业应用。结果是,曩昔十年中,安装数量逐年翻番。
现在,业界已能提供商业工业超快激光器,具备从飞秒到皮秒级的大规模脉宽,平均功率规模几十瓦,可以用在尖刻的工业和医疗环境。
应用背景
超快激光器在极短期内汇集脉冲能量,产生极高功率密度。紧凑型台式超快激光器提供的功率乃至可超出核电站。因为具备如此之高的功率,其激光可以加工几乎任何类别的材料,包括传统的、很难加工的材料,比如金属、陶瓷和玻璃。
另外,因为脉宽极小,加工期间几乎不产生过剩的热量,这种无热加工的功效和品质极佳。另外,在进行微机器加工时,不会产生溶化、开裂、汽化或其他有害散热。
超快激光器现被用在寻求高品质加工功效的工业应用,比如:
● 选择性融蚀,用在加工半导体、显示屏或光伏产业用的薄膜;
● 无应力内雕,用在制药和豪侈德行业中的防伪应用;
● 眼睛屈光手术,包括视力更正和白内障手术;
● 微电子工业的高品质微机器加工应用;
● 医疗设备制作。
医疗设备制作
医疗设备是具备高附加值的产品,在品质方面要求严格,普遍要求选用挑战性的工业制作技术。基于这些原因,超快激光器在医疗设备制作领域得到大量应用。
最著名的运用是支架制作。支架是一种由金属或聚合物制作而成的假体。它可用在扩大术,让在血管或腔体狭小或闭塞的状况下血液可以流入闭塞的动脉。激光切割支架的品质良好且功能多样,当今是支架及其辅助工具的主要制作技术。
典型的支架是选用激光束切割其框架的小型管道,因此管道的特性和功能与弹簧类似,可以防止手术以后动脉缩小。取决于型号和制作商而定,支架的直径从1.2毫米至3.5毫米不等,壁厚为0.10毫米至0.25毫米。可以考虑三种不同的支架:
● 选用金属、不锈钢(80%)或镍钛合金(即含有镍和钛金属的、可以记忆表面的合金,20%)制作的简单支架。
● 金属支架加上某些活性物质,以防通道再次呈现狭小的状况。选用“几步洗脱”在支架上增加活性物质,以提升支架的耐用性。经过支架上的微型贮液囊或涂层来执行洗脱。这些支架据有了每年实际支架手术的主要份额(大于75%)。
● 最近呈现的生物可接收支架,普遍选用PLLA(聚乳酸)聚合物制作。这些产品也可增加活性物质。使历时,支架迟缓降解并在动脉愈合以后逐步融于血液当中,这一过程需要几个月或多达一年或两年的时间。最近,生物可接收聚合物支架已经过CE认证,可在欧洲使用。
因为生物可接收支架选用聚合物制作,这种材料对热效应极其敏感,选用长脉冲激光进行机加工时,不能保障足够好的品质,而且切割技术会产生热量,因此需要选用超快激光加工技术制作这些支架,以达到优良的制作功效。
另外一方面,现在选用长脉冲激光加工金属支架,脉宽一般为s或ns级别。
激光切割技术的运用始于管道,仅仅是支架制作技术中的一部分。其他技术包括修边、机器延展和热处理、电抛光、消毒和杀菌乃至包装。按照激光的用处,激光切割期间在管道内使用水流做湿切割。辅助气体也可以提升全体的切割品质。普遍,切割宽度为10 至20 m,精度为5 m,切割速度为5 mm/s。
后期加工步调据有着制作总花费中的大部分。因为超快激光器光束切割金属的品质优于长脉冲激光,因此,后期加工阶段花费大幅降低。
制作总花费包括摊销激光器投资、激光器工作花费乃至后期加工花费。超快激光器的投资花费普遍高于其他技术。但是,它们的工作花费低,还能大幅降低后期加工花费。另外,因为激光器功率和重复率接续改进,这将大幅增加加工产量。
所有这些因素促进了超快激光器在支架制作中的运用大量增长,这种走向在将来几年中还将继续。
大粤激光(DAYUE LASER)品牌简介
大粤激光(DAYUE LASER)是一家专业从事精密激光焊接和高精度激光打标设备的制造商,生产销售精密激光焊接机和高精度激光打标机。
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