东莞市盛雄激光设备有限公司供稿
1.什么是皮秒
皮秒激光，即指其激光发射脉冲宽度时间为皮秒数量级，我们用来加工蓝宝石的皮秒激光器脉冲宽度为6~10ps，脉冲重复频率为400~600kHz，峰值功率达MW级。
亚皮秒也是一种时间量度单位，严格意义脉冲宽度应介于500ps~1ns之间的激光才能称之为亚皮秒激光。
目前市场上切割蓝宝石基片需要吹氮气冷却的激光器其脉冲宽度为0.2ms, 重复频率为100 Hz, 峰值功率仅为KW级，与皮秒激光相比，两者的脉冲宽度相差高达10000000倍，峰值功率相差高达1000倍。
温馨提示：实际市场上有些激光公司所谓的亚皮秒激光，其跟皮秒激光根本不是同一概念，其实质是混淆视听，只是为了在推销机器时提高价格而已。
2.切割原理对比
皮秒激光：气化切割方式
脉冲激光在高峰值功率激光束照射下，材料被高峰值功率瞬间加热迅速升高至气化温度而无明显融化，使得材料以气体的形式从材料表面逸出。激光束经过高速位移的扫描振镜反射后经平场镜聚焦在蓝宝石表面，多次重复转圈运动，逐渐蚀刻蓝宝石，材料可完全切透分离，所以可以实现材料的自动化上下料。
光纤激光： 热熔切割方式
准连续激光平均功率相对较低，被激光照射处的材料首先产生热熔融化，在高纯氮气（或其他惰性气体）气体流的作用下，熔融的材料由切口底部排出。其中氮气作用有两种：1.冷却；2.加速排屑，提高切透力。
激光束经过导光系统进入切割头，经切割头中透镜聚焦于蓝宝石表面，使该处材料迅速熔化，形成孔洞，随平台的移动，形成切口，借助向下扫的氮气流将熔化的材料吹除。切割时激光与氮气的作用产生瞬间即热即冷，容易挂渣，使得材料不能彻底切割开分离，故不能实现自动化上下料。
3. 切割构型对比
3. 切割构型对比
4. 峰值功率对比
以切割0.3mm厚度蓝宝石为例
皮秒激光（100W）
脉冲宽度：10ps
使用功率：48W(双头加工，单头功率24W)
脉冲频率：600kHz
单脉冲能量= 使用功率÷脉冲频率=24W ÷ 600kHz=40μЈ
峰值功率=单脉冲能量÷脉冲宽度 =40μЈ÷10ps=4×1000000W=4000000W
光纤激光（150W）
脉冲宽度：135us
使用功率：50W
脉冲频率：750Hz
单脉冲能量= 使用功率÷脉冲频率=50W ÷ 750Hz=66667μЈ
峰值功率=单脉冲能量÷脉冲宽度=66667μЈ ÷135us=494W
5.切割效率对比
皮秒激光设备：全自动化上下料
13000粒/23小时
（以厚度0.3mm、直径为10mm圆为例）
光纤激光设备：人工手动上下料
5000粒/23小时
（以厚度0.3mm、直径为10mm圆为例）
皮秒激光切割排版
皮秒激光切割蓝宝石排版示意图
蓝宝石蓝宝石
皮秒激光切割蓝宝石排版紧凑，无需切割引线，最大化利用蓝宝石材料
6.切割锥度对比
以切割0.3mm厚度蓝宝石片为例，规格12.3*12.3。
下图分别为皮秒激光与光纤激光切割的蓝宝石边缘投影图。皮秒激光切割蓝宝石锥度<11°；光纤激光切割蓝宝石锥度<7°。
7.切割效果对比
蓝宝石小粒：12.3*12.3
光纤激光切割的蓝宝石边缘发黄，皮秒激光切割的蓝宝石边缘不变色
正面直线边缘对比
皮秒激光切割
结论：
1、皮秒激光切割的蓝宝石直线边缘整齐光滑
2、光纤激光切割的蓝宝石边缘呈锯齿，且边缘线条发黑
正面崩边对比
结论：
1、放大1000倍观测，正面崩边均小于10um。
2、皮秒激光切割的蓝宝石边缘局部偶尔有崩边锯齿，所以整体静压强度会很高。
3、光纤激光切割的蓝宝石整个正面边缘都是锯齿和裂纹，所以力学强度会大幅下降。
背面边缘效果对比
皮秒激光切割蓝宝石背面边缘（崩边<30 um）
皮秒激光切割的蓝宝石背面边缘整齐，光纤激光切割所得的边缘呈锯齿线条。
光纤激光切割蓝宝石背面边缘（崩边<30 um）
不似皮秒激光采取快速多次填充式切割，光纤激光切割蓝宝石采取“一刀切穿”模式，切割锥度小，不易区分切割正面与背面。
热影响区域对比
皮秒激光切割 光纤激光切割
8.静压强度对比
皮秒激光切割产品 （静压强度>10Kg）
光纤激光切割产品（静压强度<5Kg）
落球测试：7g、60cm（皮秒激光与光纤激光切割的蓝宝石均通过）
9.小结
文章链接： //www.iemloyee.com/ebook/201512/pdf/f1.pdf
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