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飞秒激光单脉冲模式、飞秒激光脉冲串模式以及纳秒激光的表面烧蚀效率与质量

DOI：10.1016/j.apsusc.2019.144594 期刊：Applied Surface Science 出版年份：2019 更新时间：2025-09-12 10:27:22
摘要： 近年来，突发模式在超短脉冲激光微加工领域备受关注。其中一个关键问题是突发脉冲数量和频率对烧蚀效率与质量的影响。最新研究报道显示，当采用≥25个突发脉冲且突发频率≥100 MHz进行加工时，烧蚀效率会显著提升。这引发了一个疑问：如此高的脉冲密度加工究竟源于非热烧蚀机制，还是实现了准纳秒级激光烧蚀行为？为解答该问题，我们测定了硅、不锈钢和铜材料在不同能量密度下的烧蚀效率，并在最优能量密度条件下，使用以下激光系统对比了烧蚀质量：单脉冲模式运行的飞秒激光器、以148 MHz突发脉冲频率工作的28脉冲突发模式飞秒激光器，以及脉宽175 ns（与突发脉冲串时间长度相同）的纳秒激光器。对比结果表明，该突发模式产生的表面形貌和熔融毛刺与纳秒激光相似，但效率约为后者的三分之二。
作者： M. Domke，V. Matylitsky，S. Stroj
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究以148 MHz频率发射28脉冲串的飞秒激光器，在烧蚀效率和烧蚀质量方面，其表现是仍类似于传统单脉冲模式飞秒激光器，还是已经更接近纳秒激光器。

研究成果

28脉冲串模式的飞秒激光无论对何种材料都实现了约三分之二的纳秒激光加工效率，并产生了与纳秒激光相似的表面形貌和熔融毛刺，这表明以148 MHz频率发射28个脉冲串的突发模式激光其基本烧蚀机制已与纳秒激光烧蚀密切相关。

研究不足

该研究仅限于比较飞秒激光单脉冲模式、飞秒激光脉冲串模式与纳秒激光在硅、不锈钢和铜材料上的烧蚀效率与质量。未探讨脉冲串模式对其他材料或不同条件下的影响。

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