江苏激光联盟导读:
Fraunhofer ILT(弗劳恩霍夫激光技术研究所)开发的特殊形状的超短激光脉冲可以将玻璃切割成任意的形状。
切割玻璃可能是一个危险且困难的过程——但使用由Fraunhofer(弗劳恩霍夫)激光技术研究所ILT开发的特殊形状的超短激光脉冲,就不会这样了。事实上,正是智能手机显示屏让Fraunhofer ILT的科学家们想知道如何快速轻松地分离钢化玻璃中的圆形。使用超短脉冲(USP)激光器,可以沿任何轮廓修改和破碎玻璃,且不会释放任何灰尘或残留物。
与其他玻璃切割技术不同,激光不会划伤玻璃表面,而是在材料体积内产生较小的材料应力,从而在材料分离时产生干净的边缘。这需要激光束内有一个特殊的强度分布,具有长束腰和陡峭倾斜的强度分布。
现代衍射光学元件(DOE)几乎可以将光塑造成任何形状。由于其衍射结构,可以精确调整激光束,因此可以从单个光束中生成特殊的光束轮廓或复杂的图案。DOE还可以将单个光束的能量分配给一组相似的部分光束。复杂的衍射结构是DOE的一个特殊特征。
开发这些光学器件始于计算机,科学家们在计算机上计算微小的相位模式,从而产生所需的光束分布。他们使用可编程空间光调制器,通过基于像素的相位调整器测试所计算出来的结构,并用显微镜分析所生成的光束。经过几次迭代,DOE 的最佳结构以光刻方式刻在玻璃上。DOEs还可用作100瓦以上USP激光器的纯玻璃光学器件。除了基于衍射的DOEs,折射光学元件(ROE)也经常用于波束形成,因为它们可以在数百瓦的功率范围内折射光束。
DOEs和ROEs具有高热稳定性,因此在提高USP激光系统的生产率方面具有很大的优势。Fraunhofer ILT的科学家们开发出了一种可以从一个强大的USP激光束中形成多达196束相似的光束阵列。然而,即使使用单个光束进行处理,这些光学元件也提供了许多可能性。特殊形状的USP激光束可以构造表面,将应力引入玻璃体或改变局部的折射率。
Fraunhofer ILT的科学家、亚琛工业大学激光技术LLT主席和行业合作伙伴正在研究USP激光束的成形范围。TRUMPF和4JET技术公司也参与了这项研究和开发, 在德国联邦教育和研究部(BMBF)资助的数字光子生产DPP研究园区的框架内开展工作。
这些参与者专门致力于汽车行业平视显示器的玻璃加工。“Femto DPP”项目的专家在玻璃中创造了微米级大小的缺陷,这些缺陷可以以一定角度反射LED光,这正是平视显示器所需的。加工中使用的激光还可用于产生预定的断裂点,这些断裂点以受控方式引入,用于随后的快速玻璃切割。预计该工艺在未来可以应用于任何曲面玻璃板。
Femtoprint 3D打印技术对行业具有巨大的潜在影响。在光学和电子领域,Femtoprint和其他纳米打印技术可用于在纳米尺度上制造二维和三维形状。这些形式可用于微流体或微型玻璃器件,并对纳米尺寸的物体进行3D打印。通过推进这种规模的激光加工,Fraunhofer推进了未来的3D打印的应用,并帮助推动 3D打印制造出十亿分之一米大小的东西。
文章来源:by Clare Scott,Science & Technology 以及3dprint、Fraunhofer ILT
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