衍射光学元件在材料加工中的应用

时间：2020-05-07

近年来，许多企业为满足工业需要而开发的新型激光系统层出不穷，许多传统的工业工艺被激光组合系统所取代。如下图所示，材料加工在整个激光市场中占有很大的份额，传统激光加工和激光增材制造在整个激光应用市场中占据了54%的份额。

图1
衍射光学元件(DOE)在激光光束成形过程中起着重要的作用，激光束整形和匀化技术对于优化许多激光材料加工应用是必不可少的。

激光切割(金属和玻璃)
相关产品：金属切割——螺旋相位板, 平**整形器；玻璃切割——深切模块：长焦深DOE,多焦点DOE
激光切割的工作方式是引导高功率激光的输出，通过光学系统和移动台来对工件进行切割。激光切割通常用于工业制造应用。衍射光学元件DOE的优点是在不增加聚焦光学焦距的情况下，扩大系统的聚焦深度，提高切割质量，减少切割区的剥落和材料再熔融。
激光金属切割是在聚焦激光束的焦点处对材料进行局部加热，使其**熔点。由此产生的熔融物质被热气流带走，从而达到切割效果。
激光玻璃切割通常是用红外波段的高功率激光完成的。由于玻璃在大多数波长中的光吸收能力很弱，所以需要更强的激光来切割玻璃。通过使用长焦深DOE，能量很好的分布在切割深度方向上。与传统激光切割不同的是，使用长焦深DOE可以使得切割区域更加平滑。

图2
激光烧蚀与构造
相关产品：平**光束整形器, 螺旋相位片, 多焦点DOE
激光烧蚀是用高能短脉冲激光照射固体或液体表面，对材料表面进行烧蚀的工艺。激光烧蚀技术已被广泛应用于纳米材料的制备、金属薄膜和介电薄膜的沉积、**导材料的制备、金属零件的常规焊接和键合、MEMS结构的微加工等领域。
Holor/or的光束整形器和螺旋相位板可以形成自定义形状，边缘陡峭的光斑，这种光斑可以对加工产品进行精确的烧蚀。多焦点DOE允许多点同时加工，可以提高工作效率。

图3
激光焊接
相关产品：匀化器DOE, C型整形器，双焦点DOE
激光焊接技术用于将多块金属或塑料连接起来。激光光束具有热源集中，光束窄，焊接距离深和焊接效率高的优点。激光焊接经常用于使用自动化的大容量应用程序，如汽车工业。在与切割技术相结合的情况下，激光非常适合多种类型的焊接(点、线)。

图4
激光钎焊
相关产品：定制匀化器
在激光钎焊应用中，两块金属片由一根激光熔化焊丝连接。在汽车加工工艺中，如果在钎焊线熔化前，对金属表面经过清洗和预热后，钎焊连接的质量将会得到有效改善。
为此，HOLO/OR开发了一种特殊的均匀化元件，它通过两个高能量的小光斑和一个能量均匀的用于表面清洗的大光斑，使得钎焊的质量得到有效改善。

图5
激光打孔
相关产品：分束器DOE
对于那些需要在很薄的材料或网状材料上打小孔的应用。如烟头纸或食品工业的包装箔(延长新鲜和易腐烂货物的质量)，激光钻孔是典型的适用方案。
这类应用需要精确的微小孔洞和精确的间距。显然，Holo/or的分束器DOE能够轻松的满足这类应用的需求。

图6
激光钻削
相关产品：多焦点DOE, 平**整形器, 螺旋相位板
激光钻削是通过反复将聚焦的激光能量脉冲到材料上，并蒸发熔化的材料，从而形成孔洞的过程。脉冲能量越大，熔化和蒸发的物质就越多。多年来，激光钻井技术不断发展，包括信号脉冲、冲击、钻削和螺旋钻削等。激光钻孔应用于许多领域，包括硅片和橡胶的钻孔.
对于高生产量和高生产效率的生产过程，HOLO/OR的多点分束器是目前较好的解决方案。**帽式整形器可以提高孔的边缘质量和直径精度，而旋涡相板则可以钻出圆环形状。

图7
激光薄膜剥离
相关产品：LeanlineTM模块
激光剥离(LLO)是一种选择性地将一种物质从另一种物质中去除的技术。激光束通过透明材料投射，并被背面的相邻材料吸收，例如蓝宝石上的GaN。激光剥离分离工艺允许处理大面积产品，具有很高的精确性和重复性。因此，在LED、电视和移动设备的显示器行业中，激光玻璃用于分离发光薄膜是非常普遍的。
Leanline™是Holo/or的创新解决方案，用于将多模圆形输入光束转换为窄激光线，特别是在UV和绿色波长(343、355和532 nm)中。我们的解决方案是基于专有的衍射光束整形的概念，可以定制任何波长从193 nm深紫外到1600 nm红外激光器。利用我们的解决方案，我们可以使用成本较低的多模式激光器在一条细线上实现有效的功率密度分布。

图8
激光表面处理(硬化和重熔)
相关产品：匀化器, 平**激光整形器DOE
激光表面处理的原理是在特定的大气(真空、保护或加工气体)中，由于高功率密度相干光与表面的相互作用而对表面进行改性。激光表面处理的一些典型用途是激光硬化和激光重熔.
激光硬化是一种表面热处理硬化的过程，材料在临界温度以上加热一段时间，然后*冷却，防止金属晶格恢复到原来的结构，产生非常坚硬的金属结构。
激光重熔是另一种表面热处理的方法。通过熔化温度以上对成分表面进行短暂加热，然后，熔体凝固并重新结晶，而化学成分没有发生改变。

图9

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