为何选择飞秒激光？

与纳秒和连续波激光器相比，超短脉冲可以非常快速地提供能量，从而产生高峰值强度。

fs脉冲在比电子将其提供给晶格所花费的时间更短的时间内将能量传递给电子子系统。由于这个原因，当通过fs激光器进行微机械加工时，热效应最小，这使得材料能够“冷加工”。因此，使用超短脉冲进行切割和钻孔具有卓越的品质。此外，高峰值强度可以轻松达到材料中各种非线性效应的阈值，从而开启了使用fs脉冲在透明电介质中创建集成3D结构或通过直接激光写入聚合物的功能性3D微米和纳米结构的可能性（ DLW）。

多光子聚合

多光子聚合的微细加工是一种直接的激光写入技术，它允许光聚合物的3D结构化是微米级和纳米级的。

通过多光子聚合的微加工是一种直接激光写入技术，其允许在微米和纳米尺度上对光聚合物进行3D结构化。这可以通过各种非线性效应的组合，仔细考虑激光辐射参数和精确的聚焦条件来实现。出于这个原因，3DLL被用于在纳米光子学，微光学，微流体学，微机械学，组织工程等领域中创建功能器件。值得注意的是，应用3DLL可以加工各种各样的材料，包括混合有机 - 无机光聚合物，可生物降解的聚合物，弹性体，蛋白质等。

激光烧蚀

激光烧蚀通过将激光束聚焦在样品表面上以从照射区域移除材料来工作。

基于材料和飞秒激光照射之间的超快速相互作用的激光烧蚀允许“冷处理”，具有最小的热效应和极好的切割质量，而不会损坏周围的材料。

选择性激光蚀刻

超短脉冲激光辐射聚焦在透明材料内，并通过多光子过程专门吸收在聚焦体积中。

选择性激光蚀刻是一个两步过程。首先，通过超短辐射改变玻璃或蓝宝石的体积，然后将材料化学蚀刻掉。以这种方式，可以产生机械稳定且耐用的结构。

案例分析

了解Laser Nanofactory如何帮助克服一些行业挑战

案例1

l 挑战：

基于高分辨率（高达数百nm）单一特征生产光子器件，用于可见光和红外光谱部分的应用。

l 解决方案：

通过应用超锐聚焦（NA高达1.4），低收缩SZGel和先进的制造技术，可重复生产具有低于200nm特征和低于400nm周期的结构。

案例2

l 挑战：

创造具有复杂内部几何结构和超强附着于基底的非变形复杂三维结构。

l 解决方案：

使用开发后收缩率有限的材料（如SZgel）可以在所有制造过程中保留制造的形状。并且这种材料具有很好的粘附性。

案例3

l 挑战：

制造具有精细（数百nm）内部特征的相对较大（从数十μm到cm）的结构。

l 解决方案：

在制造期间调整数值孔径（NA）开启了用于实时分辨率控制的简单方式。因此，可以使用较低NA物镜（<0.8）创建体积庞大且不需要高分辨率（>1μm特征尺寸）的零件，而使用较高的NA物镜(>0.8）创建精细特征结构（低于1μm）。

案例4

l 挑战：

无需额外支撑或缝合的自由活动结构。

l 解决方案：

SZGel在制造过程中是坚硬的凝胶形式，这使其能够在制造过程中充当物体的已生产部分的支撑。 与线性平台电流扫描仪组合相结合，它可以在没有额外支撑或缝合的情况下创建结构。SZGel是在制造过程中的硬凝胶形式，这使得它在制造过程中充当对物体已经生产部分的支撑。再与线性位移台振镜扫描器组合相结合，使它可以在没有额外支撑或缝合的情况下创建结构。

案例5

l 挑战：

在整体总尺寸（mm-cm）中制造相对较大的精密结构（nm-um保真度）。这些组件在紫外到红外光谱范围内应具有机械刚性和透明性。

l 解决方案：

在熔融石英（在宽光谱范围内（从UV到近红外）具有机械刚性以及透明）中使用选择性激光蚀刻。 更重要的是，熔融石英不会表现出由发展引起的收缩，因此与初始模型的偏差最小，总体尺寸几乎没有限制。

案例6

l 挑战：

以微尺度制造机械柔性结构。

l 解决方案：

功能相互交织的几何结构，如“链式邮件”，允许用硬质材料（例如SZGel）创建灵活的宏观规模的结构。 SZGel简化了这项任务，因为它提供了一种无需额外支撑就可以创建这种复杂结构的可能性。

案例7

l 挑战：

由生物相容性材料制成的具有高长宽比特征和任意三维几何结构的微胶囊

l 解决方案：

在制造装置中采用的放大的fs激光系统允许SZGel的无光引发剂结构化，，从而大大提高材料的生物相容性和所制备特征的高分辨率。

案例8

l 挑战：

制造具有任何所需形状的微光学器件；优化之后的表面几何形状允许最小化像差或产生奇特的光分布，例如贝塞尔光束或光学涡旋。

l 解决方案：

将极高的定位精度与高分辨率制造技术相结合，可实现适用于光学应用的任意形状的微透镜表面粗糙度。

案例9

l 挑战：

生产大型机械坚固的微针阵列，可用于微孔穿刺。

l 解决方案：

我们的技术可以制造超过cm的微结构阵列（可工作范围：110 x 110 x 60 mm）。 可以使用不同技术（3D激光光刻，选择性玻璃蚀刻，烧蚀）来制作针头，可供选择的材料有玻璃，聚合物，陶瓷，金属。

案例10

l 挑战：

微流控系统包含具有不同形状和尺寸的元件。

l 解决方案：

当使用选择性激光蚀刻时，可以在一个工艺步骤中刻下系统的所有组件。这项技术可以利用熔融石英制造出微流控系统，原因是熔融石英具有宽阔的透明窗口，光学和化学惰性，机械强度高。

案例11

l 挑战：

数百微米范围内的3D物体，结合任意形状、高纵横比、精细和/或悬浮结构。

l 解决方案：

高精度定位结合线性位移台和振镜扫描器可实现在几百微米范围内物体的无缝隙无缝结构化。结合SZGeL的高机械强度和硬凝胶形式，它允许将悬浮的、精细的和高纵横比的特征纳入相对较大的物体中。

案例12

l 挑战：

光纤尖端上任意几何形状的三维结构。

l 解决方案：

特殊支架允许在制造系统中固定光纤。 这样就可以在光纤尖端上制造任何一种3D结构。

案例13

l 挑战：

清除陶瓷中的激光烧蚀边缘。

l 解决方案：

用fs激光（左）和ns激光（右）对陶瓷材料进行激光烧蚀：用ns激光烧蚀时，烧蚀边缘熔化并出现一些裂纹。与此相反，fs激光烧蚀的边缘是干净的，没有影响任何周边材料损伤。