激光器已被廣泛應(yīng)用于工業(yè)，例如在高性價(jià)比的制造系統(tǒng)中用作可靠的能源，進(jìn)行標(biāo)記、鉆孔、淬火和表面處理。目前的工業(yè)發(fā)展要求將設(shè)備的形體尺寸降低達(dá)到亞微米甚至納米級。作為一種無掩膜和非接觸工藝，激光納米加工具有設(shè)置靈活以及能夠在空氣、真空或液體環(huán)境中操作的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，因此成為更廣泛應(yīng)用的一種吸引力的加工或制造工具。
目前已經(jīng)開發(fā)一些新技術(shù)來加工功能性納米結(jié)構(gòu)。工業(yè)應(yīng)用的關(guān)鍵問題是在大規(guī)模生產(chǎn)中如何在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生大面積的納米結(jié)構(gòu)。本文介紹了潛在大規(guī)模生產(chǎn)的一些多功能激光納米加工方法，另外還簡要討論了滿足亞20 nm分辨率的激光納米加工進(jìn)一步發(fā)展的前景。
微球體陣列輔助激光納米加工
激光納米加工的關(guān)鍵挑戰(zhàn)是如何將空氣中的紫外線或可見激光光束聚焦到亞100nm，從而克服光學(xué)衍射限制。我們的研究顯示，自排列或大面積旋轉(zhuǎn)涂抹形成的透明微球體陣列能夠?qū)⑷肷浼す夤馐蛛x為成千上百萬的微小光束，還能用作透鏡，聚焦這些微小光束以開展表面納米制圖。
數(shù)十年來，激光器在開發(fā)和生產(chǎn)醫(yī)療設(shè)備方面一直是一種完善的工具。和在其它產(chǎn)業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域一樣，光纖激光器目前在醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域所占據(jù)的市場份額正顯著擴(kuò)大。就微創(chuàng)外科和微型移植而言，大多數(shù)下一代產(chǎn)品在體積上變得更小，需要對極敏感材料做加工，而激光技術(shù)是滿足未來需求的理想解決方案。
焊接、切割、雕刻或打標(biāo)工藝中，光纖激光器適用于其中絕大多數(shù)領(lǐng)域。開發(fā)和生產(chǎn)醫(yī)療設(shè)備時(shí)，存在三種不同類型的光纖激光器：連續(xù)波調(diào)制、脈沖/調(diào)Q以及主振蕩功率放大器(MOPA)配置。
精密激光焊接
激光可以對金屬、玻璃和聚合物實(shí)施高強(qiáng)度的、氦氣密封的焊接，而激光焊接接頭可以用于高溫消毒，從而無需第二次精整加工就可以呈現(xiàn)出無孔隙表面——這對于生物兼容部件來說甚為關(guān)鍵。優(yōu)異的激光束質(zhì)量、較高的脈間穩(wěn)定性以及靈活的脈沖整形都是在生物兼容性合金上產(chǎn)生優(yōu)質(zhì)接縫和點(diǎn)焊的前提條件。
多年來，人們使用閃光燈泵浦Nd:YAG 激光器能夠很好地滿足了這些需求。現(xiàn)今，光纖激光器開始進(jìn)入某些特殊的應(yīng)用。直到最近，脈沖峰值功率較低的光纖激光器在某些焊接應(yīng)用中仍存在弊端;而連續(xù)波光纖激光器主要用于要求高產(chǎn)量、窄接縫、深熔焊的應(yīng)用，以及由于冶金原因而需要連續(xù)波操作的應(yīng)用。脈沖Nd:YAG激光器在要求低產(chǎn)量至中等產(chǎn)量(特別是對于人工焊接系統(tǒng))、光斑大小超過0.1毫米(從而連接更大的接縫)，或需要加工高反射材料(要求較高的峰值功率)的應(yīng)用中，能發(fā)揮很好的作用。
