激光切割加工借助于啁啾脈沖放大技術(shù),單個(gè)脈沖能量從幾個(gè)納焦耳就可放大至幾百毫焦耳甚至焦耳量級(jí),此時(shí)脈沖的峰值功率可達(dá)Gw(10W)或Tw(10W),再經(jīng)過(guò)聚焦后的功率密度為103-10W/cm2,甚至更高。具有如此極高峰值強(qiáng)度和極短持續(xù)時(shí)間的光脈沖與物質(zhì)相互作用時(shí),能夠以極快的速度將其全部能量注入到很小的作用區(qū)域,瞬間內(nèi)的高能量密度沉積將使電子的吸收和運(yùn)動(dòng)方式發(fā)生變化,避免了激光線性吸收、激光切割加工能量轉(zhuǎn)移和擴(kuò)散等影響,從而在根本上改變了激光與物質(zhì)相互作用的機(jī)制,使飛秒激光加工成為具有高精度、高空間分辨率和高廣泛性的處理過(guò)程。
飛秒激光加工的光效率極高,這是因?yàn)榧す馇懈罴庸げ粫?huì)有長(zhǎng)脈沖激光加工常產(chǎn)生的等離子體屏蔽效應(yīng)。飛秒激光脈沖在等離子體膨脹前,已全部注入到了固體表面激光等離子體從表面向外側(cè)膨脹時(shí)的膨脹速度約為10m/s量級(jí),若使用100fs以下超短脈沖激光加工,很明顯,在等離子體膨脹前,激光照射就終止了,回避了等離子體屏蔽。
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