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DOE在激光材料加工中的应用

作者:维尔克斯光电  时间:2020-8-12 4:08:47


近年来,DOE在激光材料加工中已经取得了重要应用,许多基于DOE的新工艺被开发出来,替代了传统的激光加工工艺。在太阳能光伏和芯片半导体领域,光束整形和匀化技术发挥了不可替代的作用,在其它的一些领域DOE也取得了广泛的应用,例如激光切割,激光焊接,激光打孔,激光薄膜剥离,激光表面处理和激光烧蚀。



激光剥离

激光剥离也称为LLO,是一种选择性地将一种物质从另一种物质中去除的技术。激光束透过透明材料被背面的相邻材料吸收,例如蓝宝石上的GaN玻璃去除。激光剥离分离工艺允许处理大面积产品,具有很高的精确性和重复性。因此,在LED、电视和移动设备的显示器行业中,激光玻璃用于分离发光薄膜是非常普遍的。

激光剥离用到最多的衍射元件是光束整形器。Leanline是一种新型光束整形模组,用于将多模圆形输入光束转换为窄激光线,特别是在UV和绿色波长(343、355和532 nm)中,可以定制任何波长从193 nm深紫外到1600 nm红外激光器。利用这种解决方案,使用较低功率的多模激光器就可以在一条细线上实现有效的功率密度分布。



激光表面处理,激光表面改性

激光表面处理就是在特定的气体环境中,利用高功率密度相干光与表面的相互作用而对表面进行改性。光束整形和匀化器常用于激光表面改性。

激光表面处理的一些典型用途是激光硬化和激光重熔。激光硬化是一种表面热处理硬化的过程,材料在临界温度以上加热一段时间,然后迅速冷却,防止金属晶格恢复到原来的结构,产生非常坚硬的金属结构。激光重熔是另一种表面热处理的方法。通过熔化温度以上对成分表面进行短暂加热,然后,熔体凝固并重新结晶,而化学成分没有发生改变。


激光切割

激光切割是常用的激光加工类型,其采购高功率激光,通过光学系统和移动台来对工件进行切割。激光金属切割是在聚焦激光束的焦点处对材料进行局部加热,使其高于熔点。由此产生的熔融物质被热气流带走,从而达到切割效果。金属切割尤其需要高功率激光,一般激光功率可能达到几千瓦甚至几万瓦。采用激光整形或匀光片可以实现不一样的能量分布,达到特定的激光切割效果。

激光玻璃切割通常是用红外波段的高功率激光完成的。由于玻璃在大多数波长中的光吸收能力很弱,所以需要更强的激光来切割玻璃。通过使用长焦深DOE,能量很好的分布在切割深度方向上。与传统激光切割不同的是,使用长焦深DOE可以使得切割区域更加平滑。


激光烧蚀

激光烧蚀技术已被广泛应用于纳米材料的制备、金属薄膜和介电薄膜的沉积、超导材料的制备、金属零件的常规焊接和键合、MEMS结构的微加工等领域。其是一种用高能短脉冲激光照射固体或液体表面,对材料表面进行烧蚀的工艺。
      光束整形器和螺旋相位板可以形成自定义形状,边缘陡峭的光斑,这种光斑可以对加工产品进行精确的烧蚀。螺旋相位片参数的涡旋光束已经被用于激光烧蚀这种当中。


激光焊接

激光焊接技术具有热源集中,光束窄,焊接距离深和焊接效率高的优点,可以焊接金属材料或塑料。激光焊接经常用于使用自动化的大容量应用程序,如汽车工业。在与切割技术相结合的情况下,激光非常适合多种类型的焊接(点、线)。

匀化器和特殊光斑的光束整形器都可以改善激光焊接的效果。


激光钎焊

在激光钎焊应用中,两块金属片由一根激光熔化焊丝连接。在汽车加工工艺中,如果在钎焊线熔化前,对金属表面经过清洗和预热后,钎焊连接的质量将会得到有效改善。

三光点DOE是专为激光钎焊开发的一种衍射光学元件,它通过两个高能量的小光斑和一个能量均匀的用于表面清洗的大光斑,使得钎焊的质量得到有效改善。


激光钻削

激光钻削是通过反复将聚焦的激光能量脉冲到材料上,并蒸发熔化的材料,从而形成孔洞的过程。脉冲能量越大,熔化和蒸发的物质就越多。多年来,激光钻井技术不断发展,包括信号脉冲、冲击、钻削和螺旋钻削等。激光钻孔应用于许多领域,包括硅片和橡胶的钻孔.

对于高生产量和高生产效率的生产过程,HOLO/OR的多点分束器是目前最好的解决方案。顶帽式整形器可以提高孔的边缘质量和直径精度,而旋涡相板则可以钻出圆环形状。






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