ເຖິງແມ່ນວ່າ lasers ultrafast ໄດ້ປະມານສໍາລັບທົດສະວັດ, ການນໍາໃຊ້ອຸດສາຫະກໍາໄດ້ຂະຫຍາຍຕົວຢ່າງໄວວາໃນສອງທົດສະວັດທີ່ຜ່ານມາ. ໃນປີ 2019, ມູນຄ່າຕະຫຼາດຂອງ ultrafastວັດສະດຸ laserການປຸງແຕ່ງມີປະມານ 460 ລ້ານໂດລາສະຫະລັດ, ມີອັດຕາການຂະຫຍາຍຕົວປະສົມປະຈໍາປີ 13%. ພື້ນທີ່ຄໍາຮ້ອງສະຫມັກທີ່ lasers ultrafast ໄດ້ຖືກນໍາໃຊ້ຢ່າງສໍາເລັດຜົນເພື່ອປຸງແຕ່ງວັດສະດຸອຸດສາຫະກໍາປະກອບມີການຜະລິດ photomask ແລະການສ້ອມແປງໃນອຸດສາຫະກໍາ semiconductor ເຊັ່ນດຽວກັນກັບ dicing silicon, ການຕັດແກ້ວ / scribing ແລະ (indium tin oxide) ການໂຍກຍ້າຍຮູບເງົາ ITO ໃນອຸປະກອນເອເລັກໂຕຣນິກບໍລິໂພກເຊັ່ນ: ໂທລະສັບມືຖືແລະແທັບເລັດ. , ໂຄງສ້າງ piston ສໍາລັບອຸດສາຫະກໍາລົດຍົນ, ການຜະລິດ stent coronary ແລະການຜະລິດອຸປະກອນ microfluidic ສໍາລັບອຸດສາຫະກໍາການແພດ.
01 ການຜະລິດແລະສ້ອມແປງ Photomask ໃນອຸດສາຫະກໍາ semiconductor
lasers Ultrafast ໄດ້ຖືກນໍາໃຊ້ໃນຫນຶ່ງໃນຄໍາຮ້ອງສະຫມັກອຸດສາຫະກໍາທໍາອິດທີ່ສຸດໃນການປຸງແຕ່ງວັດສະດຸ. IBM ລາຍງານການນຳໃຊ້ laser ablation femtosecond ໃນການຜະລິດ photomask ໃນຊຸມປີ 1990. ເມື່ອປຽບທຽບກັບ nanosecond laser ablation, ເຊິ່ງສາມາດຜະລິດ spatter ໂລຫະແລະຄວາມເສຍຫາຍແກ້ວ, ຫນ້າກາກ laser femtosecond ສະແດງໃຫ້ເຫັນບໍ່ມີ spatter ໂລຫະ, ບໍ່ມີຄວາມເສຍຫາຍແກ້ວ, ແລະອື່ນໆຂໍ້ໄດ້ປຽບ. ວິທີການນີ້ຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອຜະລິດວົງຈອນປະສົມປະສານ (ICs). ການຜະລິດຊິບ IC ອາດຈະຕ້ອງການເຖິງ 30 ໜ້າກາກ ແລະ ຄ່າໃຊ້ຈ່າຍ > $100,000. ການປະມວນຜົນເລເຊີ Femtosecond ສາມາດປະມວນຜົນເສັ້ນແລະຈຸດຕ່ໍາກວ່າ 150nm.
ຮູບທີ 1. ການຜະລິດ ແລະສ້ອມແປງ Photomask
ຮູບ 2. ຜົນໄດ້ຮັບການເພີ່ມປະສິດທິພາບຂອງຮູບແບບຫນ້າກາກທີ່ແຕກຕ່າງກັນສໍາລັບການ lithography ultraviolet ທີ່ສຸດ
02 ການຕັດ Silicon ໃນອຸດສາຫະກໍາ semiconductor
Silicon wafer dicing ແມ່ນຂະບວນການຜະລິດມາດຕະຖານໃນອຸດສາຫະກໍາ semiconductor ແລະປົກກະຕິແລ້ວແມ່ນປະຕິບັດໂດຍໃຊ້ dicing ກົນຈັກ. ລໍ້ຕັດເຫຼົ່ານີ້ມັກຈະພັດທະນາ microcracks ແລະມີຄວາມຫຍຸ້ງຍາກທີ່ຈະຕັດບາງໆ (ເຊັ່ນ: ຄວາມຫນາ <150 μm) wafers. ການຕັດ laser ຂອງ silicon wafers ໄດ້ຖືກນໍາໃຊ້ໃນອຸດສາຫະກໍາ semiconductor ສໍາລັບເວລາຫຼາຍປີ, ໂດຍສະເພາະແມ່ນສໍາລັບ wafers ບາງ (100-200μm), ແລະໄດ້ຖືກດໍາເນີນໃນຫຼາຍຂັ້ນຕອນ: laser grooving, ປະຕິບັດຕາມໂດຍການແຍກກົນຈັກຫຼື stealth ຕັດ (ເຊັ່ນ: beam laser infrared ພາຍໃນ. the silicon scribing) ຕາມດ້ວຍການແຍກ tape ກົນຈັກ. laser pulse nanosecond ສາມາດປະມວນຜົນ 15 wafers ຕໍ່ຊົ່ວໂມງ, ແລະ laser picosecond ສາມາດປະມວນຜົນ 23 wafers ຕໍ່ຊົ່ວໂມງ, ມີຄຸນນະພາບສູງກວ່າ.
03 ການຕັດ/ຂຽນແກ້ວໃນອຸດສາຫະກໍາເຄື່ອງໃຊ້ໄຟຟ້າ
ຫນ້າຈໍສໍາຜັດແລະແວ່ນຕາປ້ອງກັນສໍາລັບໂທລະສັບມືຖືແລະໂນດບຸກແມ່ນບາງລົງແລະບາງຮູບເລຂາຄະນິດແມ່ນໂຄ້ງລົງ. ນີ້ເຮັດໃຫ້ການຕັດກົນຈັກແບບດັ້ງເດີມມີຄວາມຫຍຸ້ງຍາກຫຼາຍ. ເລເຊີທົ່ວໄປມັກຈະຜະລິດຄຸນນະພາບການຕັດທີ່ບໍ່ດີ, ໂດຍສະເພາະໃນເວລາທີ່ການສະແດງແກ້ວເຫຼົ່ານີ້ຖືກວາງໄວ້ 3-4 ຊັ້ນແລະແກ້ວປ້ອງກັນຄວາມຫນາ 700 μmດ້ານເທິງແມ່ນ tempered, ເຊິ່ງສາມາດທໍາລາຍດ້ວຍຄວາມກົດດັນໃນທ້ອງຖິ່ນ. ເລເຊີ Ultrafast ໄດ້ຖືກສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າສາມາດຕັດແວ່ນຕາເຫຼົ່ານີ້ດ້ວຍຄວາມເຂັ້ມແຂງຂອບທີ່ດີກວ່າ. ສໍາລັບການຕັດແຜ່ນແປຂະຫນາດໃຫຍ່, ເລເຊີ femtosecond ສາມາດສຸມໃສ່ດ້ານຫລັງຂອງແຜ່ນແກ້ວ, scratching ພາຍໃນຂອງແກ້ວໂດຍບໍ່ມີການທໍາລາຍດ້ານຫນ້າ. ຫຼັງຈາກນັ້ນແກ້ວສາມາດແຕກໄດ້ໂດຍໃຊ້ວິທີການກົນຈັກຫຼືຄວາມຮ້ອນຕາມຮູບແບບທີ່ໄດ້ຄະແນນ.
ຮູບ 3. Picosecond ultrafast ແກ້ວ laser ຕັດຮູບພິເສດ
04 ໂຄງສ້າງ Piston ໃນອຸດສາຫະກໍາລົດຍົນ
ເຄື່ອງຈັກລົດທີ່ມີນ້ໍາຫນັກເບົາແມ່ນເຮັດດ້ວຍໂລຫະປະສົມອາລູມິນຽມ, ເຊິ່ງບໍ່ທົນທານຕໍ່ການສວມໃສ່ຄືກັບທາດເຫຼັກ. ການສຶກສາໄດ້ພົບເຫັນວ່າການປະມວນຜົນ laser femtosecond ຂອງໂຄງສ້າງ piston ລົດສາມາດຫຼຸດຜ່ອນ friction ໄດ້ເຖິງ 25% ເນື່ອງຈາກວ່າ debris ແລະນ້ໍາມັນສາມາດເກັບຮັກສາໄວ້ປະສິດທິພາບ.
ຮູບ 4. ການປະມວນຜົນເລເຊີ Femtosecond ຂອງ pistons ເຄື່ອງຈັກລົດໃຫຍ່ເພື່ອປັບປຸງປະສິດທິພາບຂອງເຄື່ອງຈັກ
05 ການຜະລິດ stent Coronary ໃນອຸດສາຫະກໍາທາງການແພດ
ທໍ່ stents ຫຼາຍລ້ານຄົນຖືກຝັງເຂົ້າໄປໃນເສັ້ນເລືອດຫົວໃຈຂອງຮ່າງກາຍເພື່ອເປີດຊ່ອງທາງໃຫ້ເລືອດໄຫຼເຂົ້າໄປໃນເສັ້ນເລືອດທີ່ອຸດຕັນ, ຊ່ວຍປະຢັດຊີວິດຫຼາຍລ້ານຄົນໃນແຕ່ລະປີ. Coronary stents ປົກກະຕິແລ້ວແມ່ນເຮັດຈາກໂລຫະ (ເຊັ່ນ: ສະແຕນເລດ, ໂລຫະປະສົມຫນ່ວຍຄວາມຈໍາຮູບຮ່າງ nickel-titanium, ຫຼືຫຼາຍບໍ່ດົນມານີ້ cobalt-chromium alloy) ຕາຫນ່າງເຫຼັກທີ່ມີຄວາມກວ້າງຂອງ strut ປະມານ 100 μm. ເມື່ອປຽບທຽບກັບການຕັດເລເຊີທີ່ມີກໍາມະຈອນຍາວ, ຂໍ້ດີຂອງການນໍາໃຊ້ເລເຊີ ultrafast ເພື່ອຕັດວົງເລັບມີຄຸນນະພາບການຕັດສູງ, ສໍາເລັດຮູບຫນ້າທີ່ດີກວ່າ, ແລະຂີ້ເຫຍື້ອຫນ້ອຍ, ເຊິ່ງຫຼຸດຜ່ອນຄ່າໃຊ້ຈ່າຍຫຼັງຈາກການປຸງແຕ່ງ.
06 ການຜະລິດອຸປະກອນ Microfluidic ສໍາລັບອຸດສາຫະກໍາການແພດ
ອຸປະກອນ Microfluidic ຖືກນໍາໃຊ້ທົ່ວໄປໃນອຸດສາຫະກໍາການແພດສໍາລັບການທົດສອບແລະວິນິດໄສພະຍາດ. ໂດຍທົ່ວໄປແລ້ວສິ່ງເຫຼົ່ານີ້ຖືກຜະລິດໂດຍການສີດຈຸນລະພາກຂອງພາກສ່ວນແຕ່ລະຄົນແລະຫຼັງຈາກນັ້ນການຜູກມັດໂດຍໃຊ້ກາວຫຼືການເຊື່ອມໂລຫະ. ການຜະລິດເລເຊີ Ultrafast ຂອງອຸປະກອນ microfluidic ມີປະໂຫຍດໃນການຜະລິດ microchannels 3D ພາຍໃນວັດສະດຸທີ່ມີຄວາມໂປ່ງໃສເຊັ່ນແກ້ວໂດຍບໍ່ຈໍາເປັນຕ້ອງມີການເຊື່ອມຕໍ່. ວິທີການຫນຶ່ງແມ່ນການຜະລິດເລເຊີ ultrafast ພາຍໃນແກ້ວຫຼາຍປະຕິບັດຕາມໂດຍການຂັດສານເຄມີທີ່ປຽກ, ແລະອີກຢ່າງຫນຶ່ງແມ່ນ laser ablation femtosecond ພາຍໃນແກ້ວຫຼືພາດສະຕິກໃນນ້ໍາກັ່ນເພື່ອເອົາສິ່ງເສດເຫຼືອ. ອີກວິທີ ໜຶ່ງ ແມ່ນການເຊື່ອມເຄື່ອງຈັກເຂົ້າໄປໃນພື້ນຜິວແກ້ວແລະປະທັບຕາດ້ວຍຝາແກ້ວໂດຍການເຊື່ອມເລເຊີ femtosecond.
ຮູບທີ 6. ການຄັດລອກດ້ວຍເລເຊີທີ່ກະຕຸ້ນດ້ວຍເລເຊີ Femtosecond ເພື່ອກະກຽມຊ່ອງ microfluidic ພາຍໃນວັດສະດຸແກ້ວ
07 ການເຈາະຈຸນລະພາກຂອງຫົວສີດຫົວສີດ
Femtosecond laser microhole machining ໄດ້ທົດແທນ micro-EDM ຢູ່ຫຼາຍບໍລິສັດໃນຕະຫຼາດ injector ຄວາມກົດດັນສູງເນື່ອງຈາກຄວາມຍືດຫຍຸ່ນຫຼາຍກວ່າເກົ່າໃນການປ່ຽນແປງການໄຫຼຂອງຮູຂຸມຂົນແລະເວລາເຄື່ອງຈັກສັ້ນ. ຄວາມສາມາດໃນການຄວບຄຸມອັດຕະໂນມັດຕໍາແຫນ່ງຈຸດສຸມແລະການອຽງຂອງ beam ຜ່ານຫົວ scan precessing ໄດ້ນໍາໄປສູ່ການອອກແບບຂອງຮູຮັບແສງ (ຕົວຢ່າງ, barrel, flare, convergence, divergence) ທີ່ສາມາດສົ່ງເສີມການປະລໍາມະນູຫຼື penetration ຫ້ອງການເຜົາໃຫມ້. ເວລາເຈາະແມ່ນຂຶ້ນກັບປະລິມານການເຈາະ, ມີຄວາມໜາຂອງເຈາະ 0.2 – 0.5 ມມ ແລະ ເສັ້ນຜ່າສູນກາງຂຸມ 0.12 – 0.25 ມມ, ເຮັດໃຫ້ເຕັກນິກນີ້ໄວກວ່າ micro-EDM ສິບເທົ່າ. Microdrilling ແມ່ນດໍາເນີນໃນສາມຂັ້ນຕອນ, ລວມທັງການຫຍາບແລະສໍາເລັດຮູບຂອງຮູຜ່ານການທົດລອງ. Argon ຖືກນໍາໃຊ້ເປັນອາຍແກັສຊ່ວຍເພື່ອປ້ອງກັນ borehole ຈາກການຜຸພັງແລະປ້ອງກັນ plasma ສຸດທ້າຍໃນໄລຍະເບື້ອງຕົ້ນ.
ຮູບ 7. Femtosecond laser ການປະມວນຜົນຄວາມແມ່ນຍໍາສູງຂອງ inverted taper hole ສໍາລັບ injector ເຄື່ອງຈັກກາຊວນ
08 ໂຄງສ້າງເລເຊີໄວສຸດ
ໃນຊຸມປີມໍ່ໆມານີ້, ເພື່ອປັບປຸງຄວາມຖືກຕ້ອງຂອງເຄື່ອງຈັກ, ຫຼຸດຜ່ອນຄວາມເສຍຫາຍຂອງວັດສະດຸ, ແລະເພີ່ມປະສິດທິພາບການປຸງແຕ່ງ, ພາກສະຫນາມຂອງ micromachining ໄດ້ຄ່ອຍໆກາຍເປັນຈຸດສຸມຂອງນັກຄົ້ນຄວ້າ. ເລເຊີ Ultrafast ມີຂໍ້ດີການປຸງແຕ່ງຕ່າງໆເຊັ່ນ: ຄວາມເສຍຫາຍຕ່ໍາແລະຄວາມແມ່ນຍໍາສູງ, ເຊິ່ງໄດ້ກາຍເປັນຈຸດສຸມຂອງການສົ່ງເສີມການພັດທະນາເຕັກໂນໂລຢີການປຸງແຕ່ງ. ໃນເວລາດຽວກັນ, lasers ultrafast ສາມາດປະຕິບັດໃນອຸປະກອນຕ່າງໆ, ແລະຄວາມເສຍຫາຍອຸປະກອນການປະມວນຜົນ laser ຍັງເປັນທິດທາງການຄົ້ນຄວ້າທີ່ສໍາຄັນ. laser ultrafast ຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອ ablate ວັດສະດຸ. ໃນເວລາທີ່ຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງພະລັງງານຂອງເລເຊີແມ່ນສູງກວ່າລະດັບ ablation ຂອງວັດສະດຸ, ດ້ານຂອງວັດສະດຸ ablated ຈະສະແດງໃຫ້ເຫັນໂຄງສ້າງຈຸນລະພາກ nano ມີລັກສະນະສະເພາະໃດຫນຶ່ງ. ການຄົ້ນຄວ້າສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າໂຄງສ້າງຫນ້າດິນພິເສດນີ້ແມ່ນປະກົດການທົ່ວໄປທີ່ເກີດຂື້ນໃນເວລາທີ່ອຸປະກອນການປຸງແຕ່ງ laser. ການກະກຽມໂຄງສ້າງ micro-nano ດ້ານສາມາດປັບປຸງຄຸນສົມບັດຂອງວັດສະດຸຂອງມັນເອງແລະຍັງຊ່ວຍໃຫ້ມີການພັດທະນາວັດສະດຸໃຫມ່. ນີ້ເຮັດໃຫ້ການກະກຽມໂຄງສ້າງ micro-nano ດ້ານໂດຍເລເຊີ ultrafast ເປັນວິທີການດ້ານວິຊາການທີ່ມີຄວາມສໍາຄັນໃນການພັດທະນາ. ໃນປັດຈຸບັນ, ສໍາລັບວັດສະດຸໂລຫະ, ການຄົ້ນຄວ້າກ່ຽວກັບໂຄງສ້າງພື້ນຜິວ laser ultrafast ສາມາດປັບປຸງຄຸນສົມບັດ wetting ພື້ນຜິວໂລຫະ, ປັບປຸງ friction ດ້ານແລະຄຸນສົມບັດສວມໃສ່, ເສີມຂະຫຍາຍການເຄືອບ, ແລະການຂະຫຍາຍທິດທາງແລະການ adhesion ຂອງຈຸລັງ.
ຮູບ 8. ຄຸນສົມບັດ Superhydrophobic ຂອງຫນ້າດິນຊິລິຄອນທີ່ກະກຽມດ້ວຍເລເຊີ
ໃນຖານະເປັນເຕັກໂນໂລຢີການປຸງແຕ່ງທີ່ທັນສະ ໄໝ, ການປຸງແຕ່ງເລເຊີ ultrafast ມີລັກສະນະຂອງເຂດທີ່ໄດ້ຮັບຜົນກະທົບຈາກຄວາມຮ້ອນຂະຫນາດນ້ອຍ, ຂະບວນການບໍ່ເປັນເສັ້ນຂອງປະຕິສໍາພັນກັບວັດສະດຸ, ແລະການປຸງແຕ່ງທີ່ມີຄວາມລະອຽດສູງເກີນຂອບເຂດຈໍາກັດ diffraction. ມັນສາມາດຮັບຮູ້ການປຸງແຕ່ງ micro-nano ທີ່ມີຄຸນນະພາບສູງແລະມີຄວາມແມ່ນຍໍາສູງຂອງວັດສະດຸຕ່າງໆ. ແລະການຜະລິດໂຄງສ້າງ micro-nano ສາມມິຕິລະດັບ. ການບັນລຸການຜະລິດເລເຊີຂອງວັດສະດຸພິເສດ, ໂຄງສ້າງທີ່ສັບສົນແລະອຸປະກອນພິເສດເປີດເສັ້ນທາງໃຫມ່ສໍາລັບການຜະລິດຈຸນລະພາກນາໂນ. ໃນປັດຈຸບັນ, laser femtosecond ໄດ້ຖືກນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງໃນຫຼາຍຂົງເຂດວິທະຍາສາດຕັດແຂບ: laser femtosecond ສາມາດນໍາໃຊ້ໃນການກະກຽມອຸປະກອນ optical ຕ່າງໆ, ເຊັ່ນ microlens arrays, ຕາປະສົມ bionic, waveguides optical ແລະ metasurfaces; ການນໍາໃຊ້ຄວາມແມ່ນຍໍາສູງຂອງຕົນ, ຄວາມລະອຽດສູງແລະມີຄວາມສາມາດປະມວນຜົນສາມມິຕິລະດັບ, laser femtosecond ສາມາດກະກຽມຫຼືປະສົມປະສານ chip microfluidic ແລະ optofluidic ເຊັ່ນ: ອົງປະກອບຂອງ microheater ແລະຊ່ອງ microfluidic ສາມມິຕິລະດັບ; ນອກຈາກນັ້ນ, femtosecond laser ຍັງສາມາດກະກຽມປະເພດທີ່ແຕກຕ່າງກັນຂອງ nanostructures ຈຸລະພາກພື້ນຜິວເພື່ອບັນລຸການຕ້ານການສະທ້ອນ, ຕ້ານການສະທ້ອນໃຫ້ເຫັນ, super-hydrophobic, ຕ້ານ icing ແລະຫນ້າທີ່ອື່ນໆ; ບໍ່ພຽງແຕ່ເທົ່ານັ້ນ, ເລເຊີ femtosecond ຍັງໄດ້ຖືກ ນຳ ໃຊ້ໃນຂົງເຂດຢາຊີວະພາບ, ສະແດງໃຫ້ເຫັນເຖິງການປະຕິບັດທີ່ໂດດເດັ່ນໃນຂະແຫນງການເຊັ່ນ: stents ຈຸນລະພາກຊີວະພາບ, ຊັ້ນຍ່ອຍວັດທະນະທໍາຂອງເຊນແລະການຖ່າຍຮູບກ້ອງຈຸລະທັດທາງຊີວະພາບ. ຄວາມສົດໃສດ້ານຄໍາຮ້ອງສະຫມັກຢ່າງກວ້າງຂວາງ. ໃນປັດຈຸບັນ, ຂົງເຂດຄໍາຮ້ອງສະຫມັກຂອງການປະມວນຜົນ laser femtosecond ແມ່ນການຂະຫຍາຍຕົວໃນແຕ່ລະປີ. ນອກເຫນືອໄປຈາກ micro-optics, microfluidics, multi-function micro-nanostructures ແລະ biomedical engineering applications, ມັນຍັງມີບົດບາດອັນໃຫຍ່ຫຼວງໃນບາງຂົງເຂດທີ່ພົ້ນເດັ່ນຂື້ນ, ເຊັ່ນ: ການກະກຽມ metasurface. , ການຜະລິດ micro-nano ແລະການເກັບຮັກສາຂໍ້ມູນ optical ຫຼາຍມິຕິລະດັບ, ແລະອື່ນໆ.
ເວລາປະກາດ: 17-04-2024
