【飞秒智能制造】产品与解决方案（二）：玻璃加工

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【飞秒智能制造】产品与解决方案（二）：玻璃加工

来源: | 作者:topphotonics | 发布时间: 2022-05-07 | 596 次浏览 | 分享到:

玻璃加工

用于科学研究和工业现代化

玻璃是一种透明的类固体材料，在人们日常生活中应用广泛。玻璃的应用范围在不断扩大，尤其是和其他材料相结合能更多地应用于高科技领域。玻璃由碳酸钠、石灰石和沙子等常见的材料制成。玻璃具有其他材料所不具备的独特性能。它拥有极好的光学性能，能反射、弯曲、透射和吸收光线，在整个可视范围内甚至更远，都具有较高的透明度。从物理性能来看，玻璃表面坚硬，防刮耐磨，近年来通过各种方法，玻璃甚至具备了弹性。但是，也正是这些性能使得玻璃加工面临着更大挑战，例如一旦玻璃具备极好的抗拉强度，就变得易碎。

行业挑战

易碎

通常一个小裂纹就会造成玻璃破碎。一旦微裂纹在玻璃的某个部位形成，它就会蔓延至玻璃边缘，造成破裂。玻璃的这种易碎属性使其难以加工。

传统方法的不足之处

不断发展的技术使其可制成结构更小，且形状各异的玻璃来应用于不同领域。传统的精确方法，如光刻和电子束光刻等来加工玻璃，但这些技术过于昂贵，不易操作，特别是大面积使用。

激光加工技术面临的挑战

激光技术提供了加工玻璃的最精确方法。最直截了当的方法就是在波长范围内利用单光子吸收，如在紫外和红外光波段。但是，直接吸收会产生一些问题，包括不良热影响以及形成热影响区，这会产生微裂纹，严重危害玻璃的机械稳定性。虽然纳秒脉冲激光器可以用于在玻璃中制造次表层结构，玻璃的物理机制会对微处理的精细程度造成限制，也会产生微裂纹。

解决方案概述

本方案使用飞秒激光对玻璃进行加工，通过使用飞秒脉冲紧密聚焦于玻璃的表面，每平方厘米的功率密度超过数太瓦，引发复杂多样的工艺，如同时多光子吸收、雪崩和碰撞电离，造成对玻璃基质高度局域化的破坏，同时几乎不存在能量沉积。由于飞秒激光脉冲极短，造成的热影响可以忽略不计，因此，该过程可以称为“冷加工”。不会造成裂痕避免玻璃破碎。

图：用飞秒激光在玻璃中加工的周期为1微米的平行线和网格结构

同时，使用由高数值孔径透镜聚焦的飞秒激光可以得到高分辨率的结构。如图1所示，在图中可以看到间距为1微米的结构，加工后的平行线可以被清晰地分辨出来。在这个过程中，飞秒激光导致了玻璃的永久性形态变化，而不是折射率变化。这正是我们所期望的，以便在以后的阶段在玻璃上形成组件。

与其他微制造技术相比，飞秒激光微制造透明材料具有独特优势。由于非线性吸收机制，激光感应变型被局限于聚焦体积。可以实现几何上难度较大的结构。此外，飞秒激光材料加工具有高准确性，因为造成吸收效应的种子电子是通过非线性电离化产生，并不需要缺陷电子。由于非线性激发的重复性和限制，飞秒激光微加工可以用于实际用途。

视频：玻璃加工

视频：加工后原位折射率表征

客户价值

高灵活性

基于飞秒激光直接加工技术，可以创建任意空间分布的图形

低成本

激光制造的成本极低

快速优化

允许快速进行设计优化比较

精确控制表面形貌

关于 Innofocus

Innofocus致力于开发产品和解决方案，通过智能制造和先进材料的持续创新，建立一个更智能、更绿色、更幸福的世界。

智能激光3D纳米加工系统是Innofocus的核心产品之一，拥有多项核心发明技术，在光学、机电、算法、自动化软件系统等领域拥有完整的知识产权和自主制造能力。值得说明的是：该系统可集成原位3D折射率成像功能（也可用于独立设备使用）——全球首创且唯一具备此功能的产品，使得该设备具备对纳米加工进行折射率3D成像原位表征能力，以支持精确定量地分析刻写结构（光纤光栅、微光学元件等）的光学特性，实现真正的所见即所得。

作为一家专注于智能纳米加工、超分辨率成像、表面工程、绿色能源先进材料和微光学器件开发的前沿技术公司，Innofocus致力于为光电科学研究、绿色能源存储解决方案、先进制造业转型和新材料应用创造更大的价值。

Innofocus获得美国半导体评价专业主流媒体评选为 "2021年亚太地区十佳光子解决方案供应商 "和 "2021年度发展潜力最佳公司"，以及由DISER澳大利亚工业企业家计划、新南威尔士州政府和CSIRO赞助的 "澳大利亚Tech23 2021年深度科技创新公司奖"。

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