具有皮秒和飛秒範圍內的超短脈衝（USP）激光器通常被稱為超快激光器。它們以超精確的切除和切割效果而聞名。不幸的是，用這種激光器進行處理需要時間。為了解決這個問題，由歐盟委員會資助的新研究項目旨在將使用超快激光器進行材料加工的速度提高多達一百倍。
超快激光器可以做非常獨特的事情：它們可以燒蝕幾乎所有材料，而不會引起相鄰材料的熱負荷。即使是微米級，它們的切口也光滑，無熔化。所有這些使超快激光器在諸如工具製造等行業中非常有趣，因為在這些行業中，必須非常精確地加工硬質材料。
現在一款新型激光雕刻機已經能夠生產出防汙、疏水的金屬或塑料表面，可以很快替代船用塗料中使用的有毒油漆，以阻止藻類或藤壺粘在船體上，從而降低維護成本、燃料費和二氧化碳排放量。
利用新的光子學技術，一組歐洲科學家目前正在開發一種1kw的點陣式超快激光系統，該系統可以模仿鯊魚皮膚，通過雕刻金屬或塑料表面創造出具有更好流體力學效應的表面。
新的激光系統在金屬或塑料上蝕刻出微小的“尖刺”結構，在微觀水平上形成粗糙的表面。這種不均勻的表面可以減少阻力，抑制細菌、藻類甚至藤壺的生長。
船體上的藤壺，油漆剝落
鯊魚的皮膚被數以百萬計的細小顆粒覆蓋（微小的突起鱗片），這種設計減少了阻力，使其成為高效的游泳運動員。
鯊魚皮上的鱗片
同樣，雕刻的金屬或塑料表面可具有“防汙”特性，可防止汙染物或微生物粘附。
這項耗資470萬歐元的激光項目背後的科學家希望在鋼製船體上生成特殊設計的結構，可以幫助減少燃料消耗，並替代對環境有害的有毒船用油漆。
項目協調員Johannes Finger博士說：“激光製造的表面結構具有減少摩擦並防止植物和藻類生長的潛力。這可以顯著減少船舶維修、保養、CO2排放和燃料費用，同時替代對環境有毒的有害塗料。”
激光雕刻的金屬表面
“除了海上部件外，應用領域還可以在飛機和渦輪機械中找到。在這裡，表面結構可能會抑制氣蝕現象，從而提高推進系統或水輪機螺旋槳的使用壽命。”
Finger博士說：“我們的光學系統還可以創建設計紋理或'微腔'。在這裡，通過取代環境有害的技術（如化學蝕刻）使環境受益。”
超快激光器可以燒蝕任何材料而不會損壞它。使用超快激光器切割的表面是微米級的光滑表面，是許多需要對硬質材料進行高精度加工的行業的理想選擇。
點陣激光器
就像老式的點陣打印機逐行打印一樣，激光器會發出超快的集中能量脈衝，以燒蝕或切割難以加工的材料。
該系統類似一個巨大的棋盤，可將單個光束分成由64個“小光束”組成的網格，可以打開、關閉、定位和單獨調整任意一個小光束。
點陣光束
“現有的超快激光器以其精確的燒蝕和切割效果而聞名。不幸的是，用此類激光器加工大型零件可能要花費數週的時間。我們的系統能在一分鐘內燒蝕超過150立方毫米，因此比現有技術快數百倍。” Finger博士說。
廣泛的應用
超快激光器代表了表面技術的令人激動的突破，具有多種廣泛的應用：
- 工具和模具製造 – 隨著生產量的增加，現在可以生產出USP模具和工具製造設備，比如製造通風孔或微腔，以及使自由曲面上的紋理更具成本效益。工具和模具的製造設備是驗證該技術的第一個領域。
- 汽車業 -通過為USP表面處理技術提供高產量，用於室內照明、儀表板以及美學和觸覺結構的微結構應用。
- 電子產品 – 電子產品中USP技術的普及將提高複雜的高性能電子元件的性能和可靠性。基於USP的通孔和用於高性能電子設備的技術陶瓷的製造將得到顯著改善。
- 印刷和壓印 –憑藉更經濟、快速的生產線，USP印刷系統具有顯著提高電子印刷，微結構的精確壓印和高精度工具製造效率的潛力。
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