钻石的激光钻孔( 二 ) _玻璃激光打孔是怎么样的？

激光在材料上钻出小孔的道理很简单（激光钻孔），做法也不复杂。
激光有很好的相干性，用光学系统可以把它聚焦成直径很微小的光点（小于1微米），这相当于用来钻孔的"微型钻头" 。其次，激光的亮度很高，在聚焦的焦点上的激光能量密度（平均每平方厘米面积上的能量）会很高，普通一台激光器输出的激光，产生的能量就可以高达109焦耳／厘米2，足可以让材料发生熔化并汽化，在材料上留下一个小孔，和用钻头钻出来的一个样。
怎样用好激光"钻头"，激光科学工作者也做了许多研究工作。他们发现，用每秒发射许多个光脉冲（通常叫高重复率激光脉冲）做"钻头"，打出来的小孔质量比用单个光脉冲，或每秒时间内少数几个光脉冲打出来的孔好。道理大概是这样：在用每秒一个光脉冲或少数几个脉冲打孔时，对每个光脉冲的激光能量要求比较高，让材料能被加热至熔化才能打出孔。但是，融熔了的材料没有办法充分汽化，却把在它附近的材料加热和使它们汽化，结果，被打出来的小孔在形状大小上就不那么规整。如果使用的是高重复率激光器输出的光脉冲，这时每个光脉冲平均的能量并不很高，但由于光脉冲的宽度窄，功率水平却不低。于是每个激光脉冲在材料上形成的融熔体不多，主要是发生汽化。由于使小孔附近的材料加热时融熔体很少，因而也就不出现在用单脉冲打孔时出现的事。打出的小孔形状和大小就规整得多了。
要使打出的小孔质量高，还需要注意激光焦点位置的选择。选择焦点位置的原则大致是这样：对于比较厚的材料，激光束焦点位置应位于工件的内部，如果材料比较薄，激光束焦点需放在工件表面的上方。这样的安排会让打出来的小孔上下大小基本上一致，不出现"桶状"的小孔。
用激光在材料上钻孔，钻出的小孔质量不仅非常好，特别是在打大量同样的小孔时，还能保证多个小孔的尺寸形状统一，而且钻孔速度快，生产效率高。所以，除在电子工业生产中用激光打孔外，其他许多工业生产部门都在采用，比如普通香烟过滤嘴上的小孔、喷雾器阀门上的小孔，也在采用激光加工。喷雾器罐和瓶子颈部都有一个用来控制压缩物质（比如除臭剂、油料或者其他液体）的流量，阀门使用的性能就由喷雾器上这只小孔来决定了。这只小孔的直径为10微米到40微米，用其他机械加工方法不那么好做，用激光来加工，能保证质量，还能保证速度。
机械钻孔和激光打孔的区别激光打孔效率高，特别小孔，机械钻孔几乎无能为力，比如0.1mm,0.2mm及以下小孔，机械钻孔不可能实现，激光就可以。但激光打孔孔表面光洁度没有机械钻孔那么高。大深径比的孔一般都用激光打孔
超快激光如何界定？超快激光钻孔和其他钻孔方式相比有何优点超快激光是指激光的脉冲被压缩到很短，可以理解成单次出光时间很短很快，借助重要的脉冲调Q，锁模和压缩技术，超快过程经历并实现了纳秒(1ns=10-9s)、皮秒(1ps=10-12s)、飞秒(1fs=10-15s)和
阿秒(1as=10-18s)的发展过程。当采用太瓦(1012w)的激光激发时，可实现了亚阿秒(10-19s)的超短脉冲输出。理论上已经证明，如果
用拍瓦(1015w)的激光激发时，能够产生仄秒(zeptosecond，10-21s)和亚仄秒(subzeptosecond，10-22s)的激
光脉冲。
超快激光钻孔精度比普通激光钻孔精度高的多，超快激光器的成功之处在于其能将光能集中到皮秒至飞秒的时间间隔内，并将光聚焦到小空间上。这种聚焦为"在不破坏底层区域的情况下，从材料表面快速、清洁地烧蚀材料"提供了所需要的高光强。当脉冲能量以短于约100ps的时间尺度传输时，根据材料的不同情况会发生显著变化。随着脉冲峰值功率的增加，峰值强度急剧上升。例如，持续1ps
的微焦级脉冲的峰值功率为1MW，当它聚焦为5μm的光斑时，可产生约4×1012W/cm2的峰值强度，这足以剥离外层电子。激光与材料相互作用的时间
是如此之短，以至于离子在能够将能量传导到底层材料之前，就已经从材料表面被烧蚀掉了。与光强较低的情况相比，在这种烧蚀模式下，能量传导受材料吸收的影
响较小，但是也会受到材料种类和激光波长的影响。例如，紫外脉冲比近红外脉冲更适合切割玻璃之类的透明材料，而近红外脉冲在玻璃中的传输性能更好。这种加工通常也被称为"冷烧蚀" 。虽然材料表面在片刻间就变得非常热，但是离子在其加热或损伤底层材料之前就已经被烧蚀掉了。一般而言，由于皮秒脉冲的能量通常更高，因此皮秒烧蚀的速度更快；相比之下，飞秒烧蚀往往会产生更平滑、更精密的加工表面。实际加工性能取决于脉冲参数、