반도체 칩의 나노급 회로 각식 중, 항공 우주 엔진 날개의 마이크로미터급 기막 구멍 가공 중, 생물 이식물의 초정밀 표면 처리 중, 초속도 레이저 정밀 가공 기술은"냉가공, 무열 영향, 나노 정밀도"의 독특한 우세로 전통적인 제조 한계를 돌파하는 핵심 도구가 되고 있다.초단펄스물리, 광자학과 재료과학을 융합한 이 교차기술은 제조업의 화학약진을 추진하였을뿐만아니라 더우기는 량자칩, 광자계산, 생체모방광학 등 선단분야에서 새로운 코스를 개척하였다.

1. 기술핵심: 비초펄스로부터"랭가공"혁명에 이르기까지

초고속 레이저의 핵심은 매우 짧은 펄스 폭인 비초 (10⁻¹ 초) 급의 펄스 지속 시간으로 레이저 에너지가 재료 내부에서 방출되는 시간이 열 확산 시간보다 훨씬 짧아져"냉가공"의 물리적 돌파를 실현한다는 데 있다.티타늄 사파이어 비초 레이저의 경우, 잠금 모드 기술을 통해 초기 펄스를 발생시킨 다음 펄스증폭(CPA) 기술을 통해 단일 펄스 에너지를 나초이에서 밀리초이 체급으로 향상시켜 최종적으로 초점에서 10¹ W/cm²의 피크 전력 밀도를 형성한다.이러한 에너지 방출 방식은 재료를 순간적으로 기화시켜 전통적인 레이저 가공 중의 열 용융, 열 응력 등의 문제를 피하고, 가공 가장자리가 매끄럽고 가시가 없으며, 열 영향 구역 (HAZ) 이 1마이크로미터 미만이며, 심지어"무손실 가공"을 실현할 수 있다.

예를 들어, 티타늄 합금 마이크로 구멍 가공에서 전통적인 기계 드릴링은 공구의 마모와 열 변형으로 인해 Φ0.5mm ± 0.003mm의 정밀도 요구를 보장하기 어렵지만, 초고속 레이저 가공의 공경 오차는 ± 0.001mm에 불과하고, 원도 오차는 0.5μm 미만이며, 표면 거친도 Ra ≤ 0.1μm, 항공 우주 분야의 고강도, 경량화 구조 부품에 대한 가혹한 수요.

2. 응용 장면: 미시에서 거시로의 전체 차원 커버리지

1.마이크로전자 및 광자칩 제조

5nm 이하 제조 공정의 칩 제조에서 초고속 레이저 직사 기술은 포토레지스트 노출, 양자점 퇴적의 핵심 도구가 되었다.

2. 항공우주 및 에너지 장비

항공 엔진 날개 가공에서 초고속 레이저는 직경 0.3mm, 깊이 지름 비율이 10: 1에 달하는 가스막 냉각 구멍을 정확하게 뚫을 수 있으며, 그 가공 효율은 전기 불꽃 가공에 비해 5배 향상되었고, 구멍 벽에 재주조층이 없어 엔진 열 효율을 현저하게 향상시켰다.신에너지 분야에서 초고속 레이저 절단 기술은 칼슘 티타늄 태양 전지의 전극 도안화에 널리 응용되고 있으며, 그 가공 선폭은 2μm 이내로 제어할 수 있어 전지 전환 효율이 1.2% 향상된다.또한 리튬이온 배터리 극귀 용접에서 초고속 레이저 용접의 용해 깊이 일치성은 전통적인 광섬유 레이저보다 우수하며 용접 강도는 30% 향상되어 신에너지 자동차의 항속이 1000킬로미터를 돌파하는 데 도움을 준다.

3. 바이오메디컬 및 정밀기기

의료기기 제조에서 초고속 레이저의'냉가공'특성이 특히 관건이다.예를 들어, 인공 관절 표면 변성 중 초속 레이저가 유도하는 나노 구조는 티타늄 합금 표면의 친수성을 80% 향상시켜 골세포 접착을 촉진하고 수술 후 회복 주기를 단축시킬 수 있다.안과수술에서 전비초레이자각막절삭술은 이미 전통적인 기계칼을 대체하였는데 그 절삭정밀도는 ± 5μm에 달하여 수술후 시각질이 LASIK수술보다 뚜렷이 우월하다.더 미시적인 측면에서 초속도 레이저는 마이크로 흐름 제어 칩의 나노 채널을 만드는 데 사용되며, 그 채널 폭은 50nm까지 정확하게 제어할 수 있어 단세포 분석, 약물 선별에 높은 통량 플랫폼을 제공한다.

나노칩에서 우주왕복선에 이르기까지, 생물이식에서 량자계산에 이르기까지 초쾌속레이자정밀가공은"빛"을 칼날로 현대공업의 미래그림을 조각하고있다.이 기술은 제조의 정밀도 경계를 재창조했을 뿐만 아니라 미시적 세계에서 인류가 물질을 조종하는 새로운 차원을 열어 4차 산업혁명을 추진하는 관건적인 힘이 되었다.