高功率基模固體倍頻激光器及其應用-激光技術助力電子制造與材料加工

上海2011年1月28日電-- 激光應用一般是根據市場需求開發的，而開發激光應用需要先選擇合適的激光光源，到目前為止，可供選擇的高功率基模綠光激光器非常少。即將參展2011年慕尼黑上海激光、光電展的美國光波公司（展位號E4.4412）推出的高功率激光端泵固體激光將會給工業激光行業帶來新的希望，其技術被廣泛應用于電子制造與材料加工，足以引起全世界相關行業的關注。這種激光器是基于光纖耦合端面泵浦、聲光調Q固體激光器，光束質量接近衍射極限，脈沖能量穩定性極好，后一階段的激光微納加工將沿著高效方向發展，最終將顯著降低激光微加工時間成本。即使在一些現有設備上面，更換為高功率激光器固體激光器，也有希望大幅度提高現有設備加工效率。

30W基模調Q綠光激光器和70W基模調Q綠光激光器為美國光波公司推出的兩款高功率基模固體激光器，其中70W基模調Q綠光激光器，也許就是目前世界最高水平工業激光器，激光技術在電子及材料加工的應用優勢大大提高了相關領域的生產效率并節省了成本，其所呈現的經濟效益和市場前景，備受行業矚目。

應用一：電子領域的PCB切割

PCB激光切割的難點有三個：發黑、效率、PCB板子厚度范圍，其實紫外和綠光都能夠很好地用于切割PCB板子，只是需要選擇合適的加工參數，在都可以做到不發黑條件下，綠光無疑優勢更為明顯：

1. 成本優勢 PCB激光切割設備一旦被采用，將是大量上線的設備，采購成本和使用成本上必須有所考慮。我們遵從一切從客戶角度甚至最終用戶角度考慮，在滿足客戶使用要求的前提下，盡可能選擇高性價比方案，綠激光器成本明顯低于紫外激光器，532nm國產振鏡足夠勝任，該振鏡比進口紫外振鏡相比，成本急劇降低，532nm平場鏡頭相比紫外平場鏡頭也是如此。

2. 平均功率優勢 在相同采購成本前提下，綠光平均功率顯然比紫外大很多，PCB板子切割畢竟需要去除一些材料，這需要相當的平均功率來平衡，因此，平均功率高的綠光，在切割效率上比紫外要快很多，直接提高激光切割效率，降低切割時間成本。

對于1MM以下的PCB板子，激光焦點位置無須改變即可切割，對于更厚的板子，則需要焦點上下移動，需要進一步做工藝實驗。

應用二：電子領域的高端陶瓷劃片與鉆孔

陶瓷是電子行業非常重要的絕緣和導熱材料，應用非常廣泛，陶瓷激光加工可以簡單的劃分為低端的陶瓷加工、中高端陶瓷加工。目前常采用的激光源有二氧化碳激光器、燈泵固體激光器、二極管側泵固體激光器、光纖激光器、紫外激光器等。用戶要求不同，選擇不同的激光器。

筆者需要強調的是，精密激光加工中，越小的劃片線寬，能夠使得激光能量的利用最大化，采用相同的激光功率，線寬越小，能量利用率就越高。而基模高功率綠光，由于光束質量接近衍射極限，因此可以獲得非常小的線寬和較長的焦深、

型號為AWAVE-532-30W-50K的聲光調Q綠光激光器，刻劃氧化鋁陶瓷，線寬20微米以內，深度可達200微米甚至更深，速度可達70mm/S，如果刻劃深度控制在100微米，那么其線速度可達120mm/S以上。

一樣的原因，采用35W綠光用于氮化鋁陶瓷鉆孔，可以獲得出乎意料的鉆孔效率和質量。

應用三：太陽能領域的硅片劃片與鉆孔

硅、陶瓷、玻璃屬于比較難加工材料，高功率基模綠光證實非常適合于這些材料的加工，這些材料的激光器加工，同時具備激光微加工和激光宏觀加工性質，一方面需要很好的激光模式和高峰值功率，聚焦光斑比較小，另一個方面需要比較高的平均功率，也就是筆者指出的，將來的激光加工，要具備高效特點。

對于比較厚的硅片，目前還是采用金剛石砂輪劃片的方式，存在耗材和水污染，對于越來越薄的硅片，機械劃片越來越不適應了，激光劃片的優勢就越來越明顯，激光劃片是非接觸加工，不存在裂片的問題。高功率綠光用于硅片劃片和晶元劃片，是一個很好的解決方案。一方面硅對于綠光的吸收率非常高，與紫外用于硅片劃片效果幾乎沒有差別，但是由于激光功率高很多，因此劃片效率要高很多，另采購和使用成本，如前所述，并不增加甚至要低一些。

硅片打孔的需求越來越多，采用40W以上功率的高功率綠光用于硅片鉆孔，可以獲得滿意的質量和鉆孔效率。目前采用的方案包括振鏡掃描或者平臺移動兩種方案。

應用四：材料加工領域的薄金屬片切割與鉆微孔

1mm以上的厚金屬，是大功率紅外激光器的天下，對于1mm以下的金屬薄片的切割和鉆孔，高功率調Q基模固體激光器（紅外、綠光、紫外），由于具備激光微加工和激光宏觀加工能量雙重特點，可以部分涉足比較高端的領域。例如，不銹鋼深雕、銅材激光加工、不銹鋼薄片切割和鉆孔等，由于這方面實驗數據不多，因此留待以后美國光波的系統集成客戶去探索，期待這方面的更多成功案例。

研發此款固體激光器的美國光波公司立足創新，不斷刷新端泵調Q基模固體激光器的激光功率水平，目前可提供20W、25W、30W、35W、50W基模端泵綠光激光器用于工業市場，75W、100W單模調Q綠光作為技術儲備，沒有向市場推廣。

美國光波公司將在2011年慕尼黑上海激光、光電展（展位號：E4.4412）上展出更多新款產品！從即日起所有新老客戶均可以登陸網站www.laserchina.net進行觀眾預登記。輸入美國光波公司的展臺號碼： E4.4412 ，即可在現場獲得展會紀念品并參與現場抽獎。