飛秒激光是目前能夠獲得的最短脈沖,飛秒激光脈沖在空氣中傳輸時,由于自聚焦效應與等離子體散焦效應達到動態平衡,會形成長且穩定的激光通道,即飛秒激光光絲。
硬脆材料,例如玻璃、藍寶石,光學透過率優、硬度大、耐摩擦、化學性質穩定、電氣絕緣性好,在消費電子、顯示面板、光學元件、光學儀器、半導體襯底等多個領域應用廣泛,但材料脆性大,加工難度大,傳統機械加工會導致材料產生裂紋、重熔層等問題,其高質量加工技術開發極受關注。
根據新思界產業研究中心發布的
《2025-2030年中國飛秒激光光絲行業市場深度調研及發展前景預測報告》顯示,飛秒激光光絲可以實現硬脆材料的高精度、高質量、高效率加工。激光重復頻率不變,脈沖能量越大,光絲損傷越深;激光脈沖能量不變,重復頻率越高,光絲損傷深度越大。基于此,采用飛秒激光光絲切割硬脆材料,割槽寬度極窄、斷面表面質量高,能夠實現深寬比割槽加工、高尺寸精度微孔加工、高質量切片加工。
除硬脆材料外,飛秒激光光絲也可以加工生物材料、聚合物材料、金屬材料等。除工業激光加工領域外,飛秒激光光絲還可以應用在太赫茲通信、大氣遙感、氣象等方面。總的來看,飛秒激光光絲應用潛力巨大。
從政策方面來看,2024年8月,我國發布國家重點研發計劃“增材制造與激光制造”重點專項2024年度項目申報指南,提出面向半導體芯片封裝鋁基碳化硅材料的切片需求,開展紫外飛秒光絲鋁基碳化硅高速精密切片方法研究。
鋁基碳化硅,也稱鋁碳化硅、AlSiC,是第三代封裝材料,具有質量輕、比剛度高、硬度高、抗彎強度高、導熱系數高、氣密性優、脆性大等特點,需要采用紫外飛秒激光光絲進行切片。
新思界
行業分析人士表示,從布局科研機構與企業方面來看,2024年7月,中國科學院上海光機所團隊利用飛秒激光空氣成絲過程中幾何聚焦與克爾自聚焦的雙重作用,提出了一種基于雙峰擬合的確定自聚焦閾值的新方法,相關研究結果發表于《Optics Express》。
2024年12月,杭州奧創光子技術有限公司牽頭申報的國家重點研發計劃重點專項“紫外飛秒光絲鋁基碳化硅高速精密切片技術應用項目”成功立項,為該項目開發高功率大能量紫外飛秒激光器。我國飛秒激光光絲相關研究機構與企業還有北京工業大學、深圳市大族半導體裝備科技有限公司、蘇州德龍激光股份有限公司等。