飞秒激光是精密制造领域最先进的工具之一,能够以极高精度加工材料,同时不损伤周围结构。

飞秒激光公司LITILIT的专家表示,阻碍飞秒激光大规模普及的最大障碍之一,在于这项技术脱胎于实验室级别的系统,量产难度极高。

瑞士洛桑联邦理工学院(EPFL)的研究人员近期在实验室中展示了一种集成于光子芯片上的超快激光器概念,表明这项技术正在迅速走向小型化。

据飞秒激光公司LITILIT的专家介绍,工业级飞秒激光已被广泛应用于显示屏玻璃切割、无颜料着色以及精密眼科手术等领域,但其技术复杂性仍制约着更大范围的推广应用。

飞秒激光属于超快激光的一类,是精密制造领域最先进的工具之一。它能发射极短的光脉冲,每秒可发射数万亿次。正是这一特性,使其能够在不损伤周围结构的前提下,以极高精度加工材料,广泛应用于电子制造和医疗等多个领域。

LITILIT首席执行官尼古拉尤斯·加夫里利纳斯(Nikolajus Gavrilinas)表示,飞秒激光的高精度特性使其成为日常电子设备制造中为数不多的可行方法之一。例如,最新款智能手机的许多屏幕和摄像头镜头,就是通过飞秒激光切割而成的。

加夫里利纳斯解释道:"飞秒激光在电子制造领域得到广泛应用,因为它能以极高精度处理精密材料,同时将热损伤降到最低。它不仅能切割显示屏玻璃、陶瓷、电路板和半导体元件,还能钻取微米级孔洞、制造用传统工具难以实现的精细结构。"

用物理替代有毒化学品

超短脉冲激光的另一项正在兴起的应用,是以物理方式取代有毒化学品。激光脉冲足够短暂,能够在纳米尺度上雕刻材料表面,而不会熔化或损伤下层结构。这使得无需涂料或油墨即可为金属赋予颜色成为可能。

"颜色来自微观纹理对光的折射方式,这与孔雀羽毛无需任何色素即可呈现绚丽色彩的物理原理完全相同。"加夫里利纳斯说道。

同样的原理还可用于制造疏水表面,替代含全氟和多氟烷基物质(PFAS)的涂层及其他有毒化学处理工艺。

精密眼科手术

多年来,飞秒激光已在眼科领域广泛应用。它以极高精度实现手术操作、大幅减少组织损伤并加快术后恢复,从而彻底革新了眼科手术。

"在LASIK手术中,激光能在眼表切出一个薄而均匀的瓣膜,其精准程度是手术刀无法企及的。在白内障手术中,它同样承担精细切割的工作,甚至能在外科医生取出晶状体之前将其软化,从而减少手动切割的操作量。"加夫里利纳斯说道。

随着技术不断进步,飞秒激光有望拓展至其他医疗领域。赫瑞瓦特大学与爱丁堡大学研究人员今年发表的一项研究发现,飞秒激光还能以前所未有的精度切除组织,有望为癌症治疗提供新的可能。

规模化应用仍面临挑战

尽管EPFL的研究显示超快激光未来有望集成于光子芯片,加夫里利纳斯表示,眼下更迫切的挑战是将现有高功率飞秒激光系统推向工业化生产。

"现有的许多飞秒激光系统,其设计源头可追溯至复杂的实验室仪器。尽管性能优异,但组装难度较大,且依赖高度专业的技术人才。"加夫里利纳斯说道。

"为弥补这一差距,我们基于专用设计,采用高度自动化方案,构建了易于集成至工厂生产线的激光系统,使其能够适应多种应用场景。"

该公司的技术基于LITILIT联合创始人凯斯图蒂斯·雷格尔斯基斯(Kestutis Regelskis)、内里尤斯·鲁斯泰卡(Nerijus Rusteika)与加夫里利纳斯共同开发的专利发明,并与维尔纽斯物理科学与技术中心展开了深度合作。

Q&A

Q1:飞秒激光是什么?它有哪些主要应用?

A:飞秒激光是一种超快激光,每秒可发射数万亿次极短光脉冲,能以极高精度加工材料且不损伤周围结构。目前主要应用于三大领域:一是电子制造,如切割智能手机屏幕玻璃和摄像头镜头;二是表面着色与疏水处理,无需涂料即可为金属上色,替代有毒化学涂层;三是眼科手术,如LASIK近视手术和白内障手术,精度远超传统手术刀。

Q2:飞秒激光为什么能为金属"无颜料着色"?

A:飞秒激光能在纳米尺度上雕刻金属表面微观纹理,这种纹理会以特定方式折射光线,从而产生颜色视觉效果,原理与孔雀羽毛无需色素即可呈现色彩相同。这种方式完全依赖物理结构,不需要任何涂料或油墨,同时还能替代含PFAS等有毒化学物质的传统涂层工艺。

Q3:飞秒激光为什么还没有大规模普及?

A:主要障碍在于技术复杂性。现有飞秒激光系统大多源自实验室仪器,组装难度高,且需要专业技术人才操作,难以直接用于工业量产。LITILIT等公司正通过专用设计和高度自动化方案来解决这一问题,使激光系统更易集成到工厂生产线中。

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