激光，自20世纪下半页进入工业应用领域以来，一直备受人们的关注。激光的空间控制性和时间控制性都非常优异，对加工对象的材质、形状、尺寸和加工环境的自由度都很大，特别适用于自动化加工。激光加工系统与计算机数控技术相结合构成高效自动化加工设备，已成为企业实行适时生产的关键技术，为优质、高效和低成本的加工生产开辟了广阔的前景。目前已相对成熟的激光加工技术包括：激光快速成形技术、激光焊接技术、激光打孔技术、激光切割技术、激光打标技术、激光蚀刻技术、激光微调技术、激光存储技术、激光划线技术、激光清洗技术、激光热处理和表面处理技术等等。可以说，激光技术的发展给工业应用提供了更多的选择。

　　然而，伴随着工业应用的发展，对加工的可行性，加工的品质以及加工的效率都提出了更高的要求。激光，作为新兴加工技术，面临着更多的挑战。

　　为了进一步提高加工精度，减少加工过程中存在的热影响以及热影响带来的衍生不良效果，皮秒激光逐渐渗透到工业应用领域。

　　皮秒激光，即单脉冲时间为皮秒量级的激光。由于激光脉冲时间短，激光的峰值功率极高，皮秒激光拥有在热影响扩散之前瞬间去除材料的能力，甚至对于一些高分子聚合物，能够以打断材料化学分子间的方式破坏和去除材料。以下是皮秒激光和纳秒激光在同种材料（PC）上进行划线加工的不同效果展示：

图1 皮秒激光和纳秒激光在同种材料上进行划线加工的不同效果展示
 

　　上图中两条竖线为传统纳秒加工效果，纳秒激光的热影响使得激光去除材料过程中出现材料熔融和重铸，而皮秒激光以打断材料化学分子键的方式破坏材料，保证加工效果更光洁，无残渣，材料无变性。

　　皮秒激光加工的优势还突出体现在其他材料的加工上，如下图所示：

图2 皮秒激光适用于加工不同材料

　　目前，皮秒激光正在越来越多的受到工业界应用的重视。以下通过举例说明目前皮秒激光的广泛应用：

　　一，航空航天领域发动机散热片的钻孔加工：

　　随着航空航天事业发展，各种新型材料不断得到应用，就飞行器发动机的散热片，目前以镍基合金、钛合金等各类高温合金为主。产品需求在此类合金上加工通孔以达到散热效果。

　　传统工艺来看，在金属上钻孔，可以选择高功率的光纤或CO2设备即满足需求。但是作为航空航天应用，散热片在使用过程中承受更高的温度，机械的震动等恶劣的环境。传统钻孔工艺显得力不从心。

图3 航空领域钻孔加工
 

　　上图中左图是传统工艺（高功率红外激光）加工效果展示，通孔周围有大范围的热影响区域。其中包括孔边缘没有完全除去留下的毛刺，孔壁材料溶化后又凝结的重铸层以及通孔周围一部份材料的变性。这些都将使零件在恶劣使用环境中表现不佳。上图中右图则是使用皮秒激光在2mm厚高温合金上的钻孔效果。孔壁边缘光洁无毛刺，并且不存在重铸层和材料改性。目前，航空航天领域的众多单位已经开始着眼于皮秒激光加工工艺的应用和推广。

　　二，面板玻璃立体LOGO的蚀刻加工：

　　近年来，手机、平板显示器等产品不断成熟，面板玻璃从原先单一追求材料强度，功能性逐渐转变为追求美观性。以面板上LOGO加工为例，原先的加工方式多以使用油墨配合银浆印刷，而现今，已经出现在玻璃上蚀刻一定的深度后灌注银浆，最终呈现3D效果的方式。传统的加工方式是，使用氢氟酸，以湿法刻蚀的方式在玻璃上蚀刻出LOGO的图形。但是该传统加工方式存在的问题在于，蚀刻的深度基本上无法超过100um，而最终呈现的3D效果也并不明显。也有一些单位尝试使用纳秒激光进行干法刻蚀，刻蚀的深度能够保证，蚀刻造型的边缘不仅存在毛刺，更有一些崩边。最终影响外观效果。为了解决以上种种问题，我们使用皮秒激光尝试加工：

图4 皮秒激光加工面板玻璃

　　上图是样品在高倍电子显微镜200倍放大镜头下所呈现的效果。可以看到的是不仅激光蚀刻的深度能保证很好的一致性，同时边缘不存在毛刺或者崩边。不仅不影响面板玻璃的整体强度，也能通过深度控制，保证3D效果。