실제로 나노초, 피코초, 펨토초는 시간 단위로 1ns = 10-9s, 1ps = 10-12s, 1FS = 10-15s입니다. 이 시간 단위는 레이저 펄스의 펄스 폭을 나타냅니다. 즉, 짧은 시간에 펄스 레이저가 출력됩니다. 출력 단일 펄스 시간이 매우 짧기 때문에 이러한 레이저를 초고속 레이저라고 합니다. 레이저 에너지가 짧은 시간에 집중되면 엄청난 단일 펄스 에너지와 매우 높은 피크 파워를 얻을 수 있습니다. 재료 가공 중에 긴 펄스 폭과 저강도 레이저로 인한 재료 용융 및 연속 증발(열 효과) 현상이 크게 방지되고 가공 품질이 크게 향상될 수 있습니다.
산업 분야에서 레이저는 일반적으로 연속파(CW), 준연속(QCW), 짧은 펄스(Q-switched) 및 초단파(모드 잠금)의 네 가지 범주로 나뉩니다. 멀티모드 CW 파이버 레이저로 대표되는 CW는 현재 산업 시장의 대부분을 점유하고 있습니다. 그것은 절단, 용접, 클래딩 및 기타 분야에서 널리 사용됩니다. 높은 광전 변환율과 빠른 처리 속도가 특징입니다. 긴 펄스라고도 하는 유사 연속파는 듀티 사이클이 10%인 MS ~ μ S-order 펄스를 생성할 수 있어 펄스광의 피크 전력이 연속광보다 10배 이상 높아 매우 유리합니다. 드릴링, 열처리 및 기타 용도. 짧은 펄스는 레이저 마킹, 드릴링, 의료, 레이저 거리 측정, 2차 고조파 생성, 군사 및 기타 분야에서 널리 사용되는 ns 펄스를 말합니다. 초단 펄스는 PS 및 FS의 펄스 레이저를 포함하여 초고속 레이저라고 부르는 것입니다.
레이저가 피코초 및 펨토초의 펄스 시간으로 재료에 작용하면 가공 효과가 크게 변경됩니다. 펨토초 레이저는 머리카락 굵기보다 작은 공간적 영역에 초점을 맞출 수 있어 전자기장의 세기가 원자의 힘보다 몇 배나 높아 주변의 전자를 체크할 수 있어 지구에는 존재하지 않는 많은 극한의 물리적 조건을 실현할 수 있다. 다른 방법으로는 얻을 수 없습니다. 펄스 에너지의 급격한 증가로 고출력 밀도 레이저 펄스는 외부 전자를 쉽게 벗겨내고 전자가 원자의 속박에서 벗어나 플라즈마를 형성하도록 합니다. 레이저와 재료 사이의 상호작용 시간이 매우 짧기 때문에 플라즈마는 주변 재료에 에너지를 전달하기 전에 재료 표면에서 제거되어 주변 재료에 열 충격을 주지 않습니다. 따라서 초고속 레이저 가공은 "냉간 가공"이라고도 합니다. 동시에 초고속 레이저는 금속, 반도체, 다이아몬드, 사파이어, 세라믹, 폴리머, 복합재 및 수지, 포토레지스트 재료, 박막, ITO 필름, 유리, 태양 전지 등 거의 모든 재료를 가공할 수 있습니다.
냉간 가공의 장점으로 짧은 펄스 및 초단 펄스 레이저는 마이크로 나노 가공, 미세 레이저 치료, 정밀 드릴링, 정밀 절단 등과 같은 정밀 가공 분야에 진출했습니다. 초단파 펄스는 처리 에너지를 작은 활동 영역에 매우 빠르게 주입할 수 있기 때문에 순간적인 고에너지 밀도 증착은 전자 흡수 및 이동 모드를 변경하고 레이저 선형 흡수, 에너지 전달 및 확산의 영향을 피하고 상호 작용 메커니즘을 근본적으로 변경합니다. 레이저와 물질 사이. 따라서 비선형 광학, 레이저 분광학, 생물 의학, 강력한 필드 광학의 초점이 되기도 했습니다. 응집 물질 물리학은 과학 연구 분야에서 강력한 연구 도구입니다.
펨토초 레이저와 비교하여 피코초 레이저는 증폭을 위해 펄스를 확장하고 압축할 필요가 없습니다. 따라서 피코초 레이저의 설계는 상대적으로 간단하고 비용 효율적이며 신뢰할 수 있으며 시장에서 고정밀 스트레스 없는 미세 가공에 적합합니다. 그러나 초고속과 초강력은 레이저 개발의 두 가지 주요 추세입니다. 펨토초 레이저는 또한 의료 및 과학 연구에서 더 큰 이점을 가지고 있습니다. 향후 펨토초 레이저보다 빠른 차세대 초고속 레이저 개발이 가능하다.
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