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Femtum搭建3μm激光加工实验平台用于中红外材料的微加工

作者:维尔克斯  时间:2022-12-1 16:22:14

近期Femtum在其博客网站上发表了一篇文章。在这篇文章中,Femtum展示了其新的3μm激光加工实验平台。随着对中红外激光器的工业需求不断增长,Femtum的专业团队正在利用该平台展示其对半导体、聚合物和有机材料的独特的微加工能力。此平台可使用我们的激光器用于测试您的应用。


Femtum制造的先进的激光器是市场上第一款在中心波长约3微米处工作的中红外(MIR)光纤激光器,其独特的性能还有待开发。Femtum Nano 2800激光器提供具有近乎完美的高斯光束轮廓的高峰值功率脉冲,这使其非常适合于需要修饰半导体、聚合物、塑料和薄膜的前沿应用。例如,我们已经演示了焊接聚合物层、表面织构和修饰、光纤剥离以及聚合物上的表面波导修饰。

这些应用依赖于吸收中红外光的材料的相互作用,从而能够在微米级精确控制材料的修饰或去除。

由我们专业的专家团队搭建的3μm中红外激光微加工平台为每一步的激光加工提供精准控制。该系统旨在为您的工业应用而去测试Femtum中红外激光器独特的激光技术。


3μm激光加工实验平台的微型定位平台

微型定位台使用高速、高精度三轴线性平移台(ALS20030AVSI-125Aerotech)相对于激光焦点移动样品。横向平面中的移动范围为300mm,分辨率为100nm。平台的最大位移速度为500 mm/s。使用垂直载物台(AVSI-125Aerotech)和图像识别系统,样品沿光束传播轴(z轴)精确定位。

Femtum 3微米激光器平台的控制软件

激光材料加工取决于几个相互作用参数,如激光峰值强度、材料吸收、脉冲数或位移速度。激光能量被吸收,引发材料在微米尺度得到表面修饰或去除。为了优化任何激光工艺或应用,需要识别和精细控制关键参数,也需要探索参数以开发独特的配置方案。

为此,该平台有一个由Femtum开发的计算机接口程序来控制系统。计算机控制3微米激光器、平移台、快门、检流计扫描仪和视觉摄像机。同时,高性能软件(DMC)可用于特定配置的程序控制。例如,平移台可与扫描仪并行使用,实现大面积的快速处理。整个程序非常适合开发可重复的流程。

Femtum中红外激光器的应用实验室已投入运行,专家团队可随时为你潜在的中红外加工应用提供测试。

3μm中红外激光器加工头

此处介绍了系统和不同模块的概述。激光束通过光纤传输电缆传输。光纤连接到激光写入头,激光写入头通过垂直调整机械固定在结构上。在激光传输模块内部,光束通过双透镜望远镜系统扩束,并传输到由安装在检流计上的两个折叠反射镜组成的扫描仪。这些反射镜用于以极高的速度扫描光束,最高可达几米/秒。Femtum为3μm中红外光纤激光器设计的快速快门,可在单次、突发或连续模式下打开3μm激光器,并可对传输的脉冲能量进行精细控制。光束通过f-θ透镜或高数值孔径物镜聚焦在样品上,这些物镜可以互换,以根据应用要求调整工作距离和空间分辨率。加工头可容纳尺寸达250×200 mm的样品。

                                                                                             Laser Femtum Nano 2800                           Fiber laser head

Femtum中红外激光器3μm激光加工系统的视觉模块

样品暴露于聚焦的激光点,相互作用改变了材料的特性或是去除了材料的覆盖层。空间分辨率由焦点处光斑的大小决定,由于单模光纤激光器提供了优异的光束质量,焦斑的尺寸可以小到几微米。使用当前的光束扩展器和聚焦透镜,光学系统的数值孔径(NA)为0.67,理论光斑直径为5.4µm,光束质量M2=1.1。通过将能量调整到接近相互作用阈值,可以实现更小的特征。

光学显微镜系统固定在激光写入头上,用于在激光过程中定位和观察样品。该系统使用了分别带有4X和20X尼康显微镜物镜的相机1和2,以提供足够的分辨率来解析显微镜特征,并提供足够的视野来观察扩展区域。可以安装放大倍率更高的物镜,以提高分辨率。相机3配备有远心透镜,并对样品的侧视图进行成像。


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