短脉冲与超短脉冲激光器加工新技术

超短脉冲激光在喷油嘴钻孔的应用 

超短脉冲激光技术的工业化应用和其他成熟的激光技术相比，尚处于初期阶段，关键在于激光和材料之间的相互周期。参照图一，在冷加工领域里，材料和激光的相互周期是10皮秒以下，与打标和烧蚀相比，相互周期短了近1000倍。转瞬间，材料因为受到高能量密度的影响，而产生一个非线性吸收的效应，这是使材料瞬间升华。 

在汽车发动机、柴油与汽油注射器的喷油嘴加工中，就利用了超短脉冲激光器，在喷油嘴上钻出细微的小孔。激光能钻出排列复杂以及非一致的细微孔径。这种结构能使发动机提高燃烧效率，产生高达20%的燃料节省率。激光也不会受发动机级别的限制，是一种高柔性的制造工具。所以不论是城市小轿车所用的小型发动机或是豪华轿车的较大型发动机，都能运用这项技术。

激光在1s内发出了无数个脉冲，辐射在材料上。每个单脉冲都能几乎不产生热效应的去除材料。喷油嘴的孔径一般在0.05–0.2mm之间。同时，不同的钻孔工艺，包括冲击钻孔、螺旋钻孔等，可以满足不同的直径需求，同时也能实现工差在1μm以内的高精度。超短脉冲激光钻孔也基于冷加工的理念，在钻孔过程中所产生的粉尘能轻易地使用排气管吸走，不留下沉积物。因此超短脉冲能高效地钻出高质量的孔，而不需后续加工。 

近几年，通快在超短脉冲激光领域里有很大的突破。TruMicro 5000的产品系列是全球第一个适用于工业化应用的高功率超短脉冲激光器。TruMicro 5000基于碟片的激光技术能实现高达150W的平均功率，配备了双回路反馈的专利技术，保证了脉冲能量的高稳定性能。除此之外，由于双回路反馈使用了外调制器控制输出的脉冲能量，所以能保证在不同的能量与功率参数下，光束质量和脉宽完全不受影响。