激光3.0:紫外激光器助推中国高端制造■电气论文激光3.0:紫外激光器助推中国高端制造文/刘星宇据悉，国内激光行业知名上市公司广东大族粤铭激光科技股份有限公司（股票代码002008）2013年底自主硏发推岀了拥有独立知识产权的MUV紫外激光打标机系列产品,瞄准全球中高端客户，价格定位极具竞争力,将逐步覆盖已涉及行业皮革、服装、制鞋、汽车内饰、箱包、家具、工艺礼品、广告、灯饰照明等传统领域。近期在智能手机、电脑及附属配件、医疗包装等领域亦有重大突破，深受客户认可和好评。50年激光紫外来袭激光器波长拓展应用已历经半个多世纪的漫长探索，从最初诞生时的〃无用〃至今天应用领域的〃无尽〃。尽管目前无法实现人类任何想要的波长,现今技术的日新月异，也给人类创造了一个色彩斑斓的激光世界，以及较以往更为丰富多彩的物质生活。自I960年诞生世界上第一台（代）激光器红宝石激光器此后输出可见红光的氮氛激光器在科研和测量领域中成为了标准激光器。随后虽有覆盖波长从红外到紫外区域的激光器问世，但没有得到普及。直至1996年半导体激光器问世,激光跨入了光谱的蓝光波段。今天,蓝光半导体激光器属于标准产品，但绿光半导体激光器一直很难实现产业化。2010年photonicswest2010会议上，一家名为startupkaai公司报告称已经开发出了523nm的ingan半导体激光器，填补了半导体激光器输出光谱中的空缺。今天的激光光源提供了丰富的波长，非线性光学提供了产生新的波长的强大工具，高功率飞秒脉冲的高次谐波可以产生极紫外波段的相干光。紫外激光器分类除自由电子激光器外,各种激光器的基本工作原理均相同。我们所说的紫外激光器是按照输出波段的范围来分类,主要与红外激光和可见激光做比较,红外激光和可见光通常靠局部的加热使物质熔化或者气化的方式来加工，但是这种加热会使物质周围遭到破坏因而限制了边缘强度和产生小精细特征的能九紫外激光直接破坏连接物质原子组分的化学键，这种被称为〃冷”过程的方式不产生对外围的加热而是直接将物质分离成原子,而且紫外激光技术正成为新的研究和应用热点。紫外激光器主要有三种。第一种是固态、调QNd:YAG激光器;其中特殊的晶体被用来把红外1064nm波长的光转变成紫外335nm波长的光。光束形状是高斯型，所以光斑是圆形的，能量从中心到边缘逐渐下降。由于短波长和光束质量限制，光束可以聚焦的大小在10pm量级。大体上，像全固化激光器—样,紫外激光器对温度变化是很敏感的”在冷启动后,需要长达30分钟来达到足够的稳定性。因此,这些激光器通常有特殊的待机条件，这样所有关键的元件保持在工作温度。高重复频率和小的聚焦光斑，开始应用在小尺寸、高质量的加工范围。第二种紫外激光器是气体激光器，准分子激光器。该激光器的波长依赖于所使用的气体混合物类型。产生的光束不是圆的而是矩形的，光束截面上强度大体上是一致的，在边缘上忽然下降。可以使用掩膜技术来产生不同的几何形状的光斑。加工的细节可以小到几个微米，而聚焦的光学期间和工件之间的距离可以大到50到100mmo也可使用全息术来产生具体的光束能量图样。第三种紫外激光器是金属蒸汽激光器。虽然几种其它金属蒸汽也可以用，但是主要使用铜蒸汽。铜蒸汽激光器产生波长为511nm和578nm的辐射。此外，还利用混频和倍频来产生波长为255nm,271nm,289nm的紫外辐射。光束分布是高斯分布，这使得该激光器很适用于和其他固态紫外激光器的一样的适用范围。紫外激光器优势及应用领域和其它类型的激光器一样，紫外激光器也有一定适用范围。由于具有其它激光器:如远红外、C02没有的〃冷光源"，光斑极小，功率密度高,高效率,高品质等优势，成为高要求客户的首选，当然目前市场上价格也不菲。提及适用范围，其实是还没有别的激光器普及。提及应用领域，目前虽然主要应用于先进研究、开发和工业制造装备，但是已广泛用于生物技术和医疗设备、需要紫外光线辐射的消毒设备，以及逐步进入微加工领域，如印刷电路板和消费电子产品。未来,紫外激光技术必将催生新一代纳米技术、材料科学、生物技术、化学分析、等离子体物理等学科的发展，而且继续开辟很多尚无可用技术的新应用领域。大族粤铭■—紫...