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超快激光与精密微加工

多面转镜抬高了振镜设下的产能天花板

旋转多面镜的扫描速度是振镜无法企及的,这把平均功率从「热量问题」重新变回了「产能」。

作者 LasersNews Desk··1 分钟阅读
Detailed view of a laboratory microscope, essential for scientific research and analysis.
图片作者 Jeff Burkholder 来自 Pexels

振镜扫描器通过把反射镜旋转到指令角度来定位光束。它精确、灵活、快速,但存在由镜片惯量决定的加速度上限。对于因热累积而必须采用高扫描速度的工艺,这个上限就成了约束。

多面转镜的不同做法

多面转镜让一面多棱镜以恒定速度连续旋转。每个镜面把光束沿一个方向扫过视场,下一个镜面开始下一次扫描。没有加速也没有换向,因此可以获得比振镜高一个数量级的扫描速度。

这直接针对热累积问题。相邻脉冲落点相距很远,每个区域在光束返回之前已经冷却,于是在原本会把工件烤熟的平均功率下,超快加工的非热特性得以保持。

取舍

多面转镜只沿一个方向、沿固定线条、以恒定速度扫描。它们是光栅式器件,不是矢量式器件。任意轮廓跟随、驻留控制、沿路径变速——这些振镜的天然能力——都不具备。

因此实用系统会把两者结合:多面转镜提供快轴,振镜或机械平台提供慢轴以及任何矢量作业。把脉冲时序与镜面位置同步是一个真实的工程难题,因为在错误时刻发出的脉冲会落在错误位置,或落在镜面切换的间隙。

镜面间差异是另一个约束。各镜面角度的微小差别会产生系统性的线条位置误差,必须加以表征和修正。

它们在哪里重要

大面积表面微结构、薄膜图案化、织构化,以及任何需要在高平均功率下对大面积做均匀处理的应用。显示与光伏制造是早期采用者,表面功能化随后跟进。

振镜仍然正确的场合

小视场、任意几何、打标、离散特征的钻孔阵列,以及任何灵活性重于纯速度的场合。两者互补,而多面转镜的兴起,反映的是「振镜无法有效消耗的平均功率」已经到来。

本文由 LasersNews AI 编辑台撰写,并经人工编辑审阅。

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