超快激光是精密加工領(lǐng)域新一代主流技術(shù):超快激光器是指輸出激光的脈沖寬度在皮秒(10-12秒)級(jí)別、或小于皮秒級(jí)別的脈沖激光器，根據(jù)輸出激光的脈寬不同，超快激光器又可分為皮秒激光器、飛秒激光器、阿秒激光器等。

超快激光是能量激光領(lǐng)域最重要的技術(shù)方向之一，作為一種新興的材料加工技術(shù)手段，在加工精度方面有著顯著優(yōu)勢(shì)。隨著技術(shù)的逐漸成熟和成本不斷下降，超快激光市場(chǎng)有望在未來幾年迎來爆發(fā)。

超快激光器是指輸出激光的脈寬在皮秒(10-12秒)級(jí)別或小于皮秒級(jí)別的脈沖激光器，是激光器按照能量輸出波形進(jìn)行分類的一種。

激光器有多種分類方法，其中最常用的分類方法有四種，包括以工作物質(zhì)分類、以能量輸出波形(工作方式)分類、以輸出波長(顏色)分類、以功率大小分類等。

其中，按照能量輸出波形，激光器可以分為連續(xù)激光器、脈沖激光器、和準(zhǔn)連續(xù)激光器。

連續(xù)激光器

在工作時(shí)間內(nèi)連續(xù)輸出穩(wěn)定能量波形的激光器，其特點(diǎn)是功率較高，能夠加工體積大、熔點(diǎn)高的材料，如金屬板材等。

脈沖激光器

以脈沖形式輸出能量，根據(jù)脈沖寬度，脈沖激光器可進(jìn)一步分為毫秒激光器、微秒激光器、納秒機(jī)關(guān)器、皮秒激光器、飛秒激光器、及阿秒激光器等;

例如，如果一臺(tái)脈沖激光器所輸出激光的脈寬在1-1000ns之間，我們稱之為納秒激光器，以此類推;我們將皮秒激光器、飛秒激光器、及阿秒激光器等，稱作超快激光器。

脈沖激光器的功率遠(yuǎn)低于連續(xù)激光器，但加工精度高于連續(xù)激光器，且一般情況下，脈寬越窄，加工精度越高。

準(zhǔn)連續(xù)激光器

介于連續(xù)激光器和脈沖激光器之間，可以在一定周期內(nèi)重復(fù)輸出比較高能量的激光，理論上來說也是一種脈沖激光器。

以上三種激光器的能量輸出波形，也可以用“占空比”這個(gè)參數(shù)來描述，對(duì)于激光器來說，占空比可解釋為在一個(gè)脈沖循環(huán)內(nèi)，有激光能量輸出的時(shí)間相對(duì)于總時(shí)間所占的比例。

在材料加工領(lǐng)域，最初脈沖激光器是連續(xù)激光器的過渡產(chǎn)品，這是由于早期受到核心元器件的承受能力、工藝水平等因素的影響，連續(xù)激光器的輸出功率不可能很高，無法將材料加熱到熔點(diǎn)以上從而達(dá)到加工的目的;若通過一定的技術(shù)手段，使激光的輸出能量集中在單個(gè)脈沖上，這樣雖然激光器的總功率沒有發(fā)生變化，但在脈沖發(fā)生的時(shí)間點(diǎn)上的瞬時(shí)功率卻大大提高，滿足了材料加工的訴求。

后來連續(xù)激光器技術(shù)逐漸成熟，人們發(fā)現(xiàn)脈沖激光在加工精度上有很大的優(yōu)勢(shì)，這主要由于脈沖激光對(duì)材料的熱效應(yīng)更小，且激光脈寬越窄，熱影響越小，加工材料邊緣越平整(對(duì)應(yīng)的加工精度越高)。

超快激光器也被稱作“超強(qiáng)超短脈沖激光器”、“超短脈沖激光器”等，但我們更愿意稱之為“超快激光器”，是因?yàn)檫@個(gè)定義與“超快現(xiàn)象”有關(guān)。

超快現(xiàn)象是指發(fā)生在物質(zhì)微觀體系中快速變化的物理、化學(xué)或生物過程中的一種現(xiàn)象:在原子分子體系中，原子及分子自身運(yùn)動(dòng)的時(shí)間尺度大約在皮秒到飛秒量級(jí)，如分子轉(zhuǎn)動(dòng)的周期在皮秒量級(jí)，振動(dòng)的周期約在飛秒量級(jí);當(dāng)激光脈沖脈寬達(dá)到皮秒或飛秒級(jí)別，可以在很大程度上避免對(duì)分子整體熱運(yùn)動(dòng)的影響(分子熱運(yùn)動(dòng)是物質(zhì)溫度的微觀本質(zhì))，而在分子震動(dòng)的時(shí)間尺度上對(duì)物質(zhì)產(chǎn)生影響，使得在達(dá)到加工目的的同時(shí)，熱效應(yīng)大大降低。

與納秒及毫秒激光器相比，超快激光器雖然整體功率更低，但由于其直接作用于材料分子震動(dòng)的時(shí)間尺度，在真正意義上實(shí)現(xiàn)了冷加工，因此加工精度大大提高。

從用途來看，高功率連續(xù)激光器和超快激光器幾乎不存在相互替代的關(guān)系，它們一個(gè)像板斧一個(gè)像鑷子，尺寸各有短長。

非超快脈沖激光器的下游應(yīng)用與連續(xù)激光器和超快激光器都分別有一些重合，從實(shí)際結(jié)果來看，同一用途下，其功率不如連續(xù)激光器，精度不如超快激光器，比較突出的是性價(jià)比。

尤其是納秒紫外激光器，雖然其脈寬沒有達(dá)到皮秒級(jí)別，但加工精度較其他顏色的納秒激光器有較大提升，已比較廣泛的應(yīng)用于3C產(chǎn)品的加工制造，與超快激光器下游應(yīng)用重疊度較大。未來隨著超快激光器成本下降，可能會(huì)侵占納秒紫外的市場(chǎng)。

就近年的市場(chǎng)情況來看，短脈沖與超短脈沖激光器是激光領(lǐng)域的一大熱點(diǎn)，從事這一領(lǐng)域需要大量資金與人才資源的投入。目前，國內(nèi)廠家正不斷推進(jìn)國產(chǎn)化替代，在這方面突破也將造福眾多下游產(chǎn)業(yè)，提升國內(nèi)激光產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。