超快激光器是什么？皮秒飞秒激光在工业加工上有哪些优势？
超快激光器是指输出激光脉冲宽度在皮秒(10-12s)级或小于皮秒级的脉冲激光器激光根据能量输出波形进行分类的一种。激光有多种分类方法，其中最常用的分类方法有四种，包括工作能量输出波形(工作模式)。输出波长(颜色)。根据功率大小进行分类。
时间域：1ns=10-9s，1ps=10-12s，1fs=10-15s；
空间域：1fs内，光在真空中的距离为3×10-10m，即0.3μm；
DPSS.光纤；
气体激光器：CO2.Excimer.CO.N2；
超快激光锁模技术的发展：
飞秒激光真的是冷加工吗？
不一定，这与参数有关。
材料加工的基本原理是工具与加工材料的化学键强度之间的竞争。上图显示了长脉冲激光和飞秒激光，它们处于同一材料加工的不同状态。能量在粒子.原子.分子之间的传输，根据强度的不同，传输时间在纳秒和十几秒之间，这决定了飞秒激光加工几乎是冷加工。
上图显示了光谱物理在切割有机心血管支架时使用飞秒激光器的实验。右图显示绿色区域，即无热影响区域，红色区域为热影响区域。水平坐标为频率，垂直坐标为重叠率。图表显示，即使在一定时间内注入飞秒激光，更多的能量，即在频率增加后，仍会产生左图表示的热影响区域，甚至材料熔化。
用于PCD.OLED.脆性材料。
PCD加工精密切割刀。
超硬材料(Superhardmaterial)是指硬度特别高的材料，可分为天然材料和人造材料。PCD.CVD等超硬材料通常用作精密切割工具，需要非常灵活的技术进行精密加工。加工工艺产量高；高质量:形状可控。表面粗糙度低(0.1μm)；热影响区小。飞秒激光热影响小，无磨损。无应力。灵活的几何形状与材料无关。
在速度方面，下图为用100W功率的Spirit1030-100激光器切割0.2mm厚的PCD材料，切割速度>6mm/s，材料去除率6mm3/min。
下图为切割0.5mmPCD，显微图像为20倍和50倍，切割速度可达1.2mm/s，切割边缘非常光滑。
与传统的加工工艺相比，超快脉冲激光加工工具的边缘远远超过其他工艺。
OLED材料。
随着柔性电子产品的兴起，OLED等柔性基材对加工工艺也提出了更高的要求。
对于柔性基材，需要具备：
柔性：刚度vs厚度；
机械.化学.几何稳定性；
耐化学腐蚀；
氧，湿透性低；
表面粗糙度和透光率(用于底部发光体)。
没有一种材料能同时满足所有要求，因此需要多层或复合材料。可用于OLED的聚合物材料包括PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯).PC(聚碳酸酯).PI(聚酰亚胺.卡普顿).PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯).PES(聚醚硫)。超快激光器的加工能力与材料无关，加工后材料特性不会改变。
如下图所示，聚亚酰胺和聚酯材料分别用100Wfsspirit加工，切割速度分别为>800mm/s和>1200mm/s。
聚亚酰胺(左)用100W切割聚亚酰胺(左)，用100Wfspirit加工聚酯材料(右)
皮秒激光器在工业加工中的应用。
以下应用以Spectra-Physics-MKSICEFyreTM1064-50A加工为例。
氧化铝划线.切割。
热影响区很小，甚至没有。
切割200μm厚氧化铝陶瓷20mm/s。
在不完全优化的情况下。
薄玻璃钻孔
康宁Willow玻璃，厚度~200μm，孔径10mm。
切割时间：2.5s。
侧壁粗糙度RA1μm。
切割蓝宝石片。
厚度=375，直径=5mm，切割时间：6.5s。
厚度=150m，直径=5mm，切割时间：~1.5s，侧壁粗糙度Ram1.5μm。
在牺牲一定速度的情况下，可达到较低的粗糙度0.5-1μm。
0.5mm厚非化学强化玻璃。
优化参数后，左下显微图像显示侧壁质量。
右侧三维图显示侧壁粗糙度很小，Ra~0.66μm。
当速度为1m/s时。
皮秒TimeShift技术的优点:2-4个子脉冲脉冲串能达到最佳切割效果。
0.7mm厚非化学强化玻璃。
显微图显示0.7mm厚非化学强化玻璃，速度为1000mm/s时，用IceFyre1064-50激光切割(子脉冲数为2)。
左边是激光入射面，中间是出射面裂片后的图片。切割结果:一致性好，边缘崩边小(出射面质量类似入射面)。
右图为侧壁图，整侧自上而下的粗糙度非常一致，粗糙度Ra值在~0.5-0.6μm之间。
紫外皮秒激光器。
柔性印刷电路板(FPC).纯LCP。
LCP(液晶聚合物)用于自由射频电路(5g手机).高速数据传输(USB3.0)
与当前纳秒DPSS355nm激光切割工艺相比。
挑战：热效应和切割速度。
基于皮秒TimeShit技术的工艺对提高速度非常有益。
在应用领域，在生物医学领域，超快激光将引领眼科手术、皮肤美容、纹身、头发等激光美容；在材料加工行业，由于、冲孔、材料去除、光刻、3D打印，特别是微加工；超快激光适用于脆性透明材料、超硬材料、贵金属等。
