Erwin Wagner, Raylase公司技术中心副主任

非常感谢有机会在2016亚欧国际工业激光峰会作演讲报告。首先简单介绍一下Raylase公司。公司位于德国，主要从事扫描振镜的设计、生产，Raylase算是一家中小公司，有100多名员工，包括在深圳设有分公司。

Raylase公司目前主要产品包括激光束偏转单元、2-轴振镜、3-轴振镜、超高速扫描单元、控制卡、软件等。

今天主要给大家探讨一下超短脉冲激光器的应用方案。超短脉冲激光具有良好的加工质量与效率，然而在实际应用中，元件配套的不合理，应用方案的不适宜，会导致产量不理想，加工质量不能很好地体现。

对增产的限制因素

1）工件上的热量积累

超短脉冲激光器，加工铁片, 1030nm, 6皮秒, 800千赫兹。

图中可见，随着功率的增加，金属片的加工效果就会变差。对于高质量加工，能量输入量与时间都是有限制要求的。你的激光系统功率应用可能性介于(50-500W)。

2）扫描系统的效率

目前很多用户使用的扫描系统可能出现以下问题:

•最大扫描速度受到实际扫描振镜的扫描头的限制；

•高重复率的超快激光器在应用中出现太高脉冲重叠；

•缺乏正确同步的所要求脉冲控制的超快激光器

扫描系统存在这样的问题，会导致构造、钻孔、穿孔应用效率比传统技术还会慢了，没有成本优势。没有明显的加工质量优点，设备成本高。接下来我为读者提供2个提高产出量的解决方案：

方案1：多光束扫描头(MBS)

方案一MBS以及方案二UHSS

这个方案的光学原理如下图所示，使用光束分离器分离成若干光束，通过掩膜(mask)后，每一光束平行通过一个扫描头。

衍射光学元件(DOE)

典型配置:

一维的：

1x2 光斑

1x6 光斑

1x10光斑

二维的：

4 x 4光斑

10 x 10光斑

14 x 14光斑

方案2：超高速扫描头(UHSS)

这个产品是由两个扫描头、Y线振镜、X校正振镜、传感器、F-theta等组成的，激光束通过偏转镜，进入多边形扫描组合，再进过系列的过程，能够提供精确的加工，满足高端制造的需求。

有一个事情非常重要，就是激光输出的频率与扫描系统的配合。如下图激光器频率与扫描头调节至同步。

超高速扫描头规格说明
扫描速度 *1)	200 m/s147 m/s100 m/s70 m/s
场域大小 *1)	160 x 160 mm
f-Θ 光学焦距	254, 255 mm
波长	1064, 532 nm
入射光束孔隙	15 mm
光斑大小: M²=1	25, 15 μm
扫描头维度	250 x 250 x 250 mm
清晰度 X	< 3 μm
清晰度Y	< 3 μm
可重复性X	< 15 μm
可重复性Y	< 15 μm
最大Y沿着X偏差(noise)	< 15 μm
X的脉冲分离	@200m/s:> 60μm *2)@70m/s:> 20μm *2)
支持激光器	Lumentum PicoBlade, PicoBlade2EoliteChinook
*1) F-Theta f=255, JenoptikJENar® 255-532 -233, (532 nm) SILL LFT4255/126 (1064 nm)
*2) Limited by TBW PoD(Pulse On Demand) maximum rate of 3.5MHz

UHSS的应用

·太阳能电池制程

·钻孔/穿孔

·Ablation消融

·表面构造

另外，我们的这个产品还用于欧洲“地平线2020”项目No. 687613, TresClean；

超短脉冲激光器在金属表面的高产出构造；

激光重复率高达20 MHz；

激光功率达到1 KW (1030 nm) 或者 500 W (515 nm)。

以下是UHSS的一个加工案例

波长532 nm, f-255 物件, 场域160x160 mm

591 x 291 像素, 所需脉冲加工, 加工时间0.65秒

总结

超短脉冲激光器的高产出应用扫描解决方案是可行的，并且具有明显的加工优势，两种扫描系统解决方案必须根据用户的应用需求来选择，比如多光束解决方案就适用于一些复杂的材料加工。如有更多关于扫描振镜系统的问题，可与我司联系。谢谢！

整理：Johnny