簡介

　　雖然納秒脈沖光纖激光器通常被用于激光打標，但是由于它的成本低廉，緊湊，可靠，不需要經常維護，所以用它也非常適合用來進行非金屬切割。通過采用直接調制種子激光的MOPA（主控振蕩器的功率放大器）等設計，我們可以得到短脈沖和相對高的峰值功率，這些技術把激光器變成切割非金屬的有效工具。

　　作為一種連續波型切割器的替代品，脈沖光纖激光器可以應用于多通蒸發式切割過程中，監測裝置控制激光來回通過切割線，每次僅切除很少的金屬，并且不需要噴嘴和輔助氣體。這項技術提供了一個靈活、精確和合理的解決方案。而且這套設備基本上是一套簡單的激光標記系統。

　　這項切割技術可以廣泛適用于各種材料，從有色金屬、非有色金屬，到陶瓷、高分子材料甚至含碳復合材料，都涵蓋其中。切割速度可以很方便的發生改變，對于薄金屬板，可以做到小于10mm/min，對于厚的材料，切割速度可以大于1mm/min。當用于切割比較厚的金屬時，必須采用切割線補償或光束擺動等特殊技術來有效的擴大切口寬度。相對于傳統激光切割，這些速度可能會比較慢，但對于很多應用來說，納秒脈沖光纖激光器的低成本和靈活性是非常具有吸引力的。

　　實驗結果表明，SPI激光器的所有SM/HS/HM型號都可以實現有效切割，但是每種機器的切割特點會略有不同，這與材料的選擇和要求的輸出有關。以窄切縫寬度為例，具有高品質光束和較小光斑的SM型激光器最為適合，而對于較厚的材料，采用具有更高峰值功率和較大尺寸光斑的HM型效果會更好一點。

　　硅切割

　　硅材料（技術上說是一種金屬）被廣泛應用在電子和太陽能產業，其中有很多切割應用。這種材料通常使用機械寶石切割輪進行切塊或切削，但是對于很薄的材料有很多限制因素，而且邊緣切割會造成剝落。脈沖激光器提供了一種靈活的替代方案，它可以用來切割復雜形狀的型材。使用20W SM型激光器，可以在6秒中切割出5mm的正方形。

圖1 從200um厚的多晶硅中切割出的正方形

　　陶瓷切割

　　工業界對陶瓷切割需求很大。在電子行業里，很多薄基板材料是通過劃線、打破或切削來進行切割的。同樣，材料的吸收率也是限制因素之一。關鍵材料是氧化鋁和氮化鋁，它們能被1um激光切割的能力取決于材料的特殊性和表面光潔度。下圖為綠色的氮化鋁從基板上快速的被切割出來。（圖2和圖3）

圖2 使用40W HM 激光器經過6次50mm的切割出的3mm厚氮化鋁綠色陶瓷

圖3 使用20W HS激光器切割和標記的0.7mm厚鋁陶瓷

　　非金屬切割

　　脈沖激光器還可以用來切割很多非金屬材料，比如塑料、橡膠等。決定該材料是否適合用激光切割的關鍵因素是其對1um波長激光的吸收能力。很多塑料在這個波長范圍內有很高的傳輸系數，所以不適合采用激光的方法切割，但是一些材料還是可以被切割的。塑料切割的一個例子：塑料標簽，我們可以在其上打標，同時只要對參數進行很小的修改，就可以從基板上切割出來。（圖4）

圖4 在熱收縮材料中的標簽的標記和外型切割

　　其他的例子包括保護性塑料覆蓋層的切割，比如通常用在電纜和電線上的金屬等。（圖5）

圖5 使用20W HS激光器從銅基板中切割出絕緣塑料

　　一些特別的橡膠材料同樣可以有效的切割到令人驚訝的厚度。下圖是一個4mm厚的黑色橡膠板，側面有1mm的貫穿小孔。（圖6）

圖6 使用20WHS激光器切割的4mm橡膠

　　復合材料

　　如碳纖維材料等復合材料最大可以切割深度為1mm，但是加工條件需要根據材料本身調整，比如一些材料對碳化非常敏感。另外還可以切割多層材料，電子行業中，一個有趣的應用是20W HS激光器在橫斷面部件的使用。激光的靈活性允許不同材料層的切割。（圖7）

圖7 使用20W HS激光器切割出的集成電路片來說明不同的分層

　　總結

　　納秒脈沖光纖激光器非常適合應用在蒸發切割當中，以上的例子表明，很多種金屬都可以由激光器來完成切割，這也顯示出這種激光器的多功能性。