激光的精細(xì)微加工，一般是指采用聚焦后達(dá)微米量級(jí)的激光光束對(duì)材料進(jìn)行加工的過(guò)程，而要達(dá)到這樣的精細(xì)度要求，對(duì)應(yīng)的激光器類(lèi)別主要是固體激光器。當(dāng)前，以皮秒激光器為代表的超快激光器憑借冷加工、不挑材料、高質(zhì)量加工等特點(diǎn)成為精細(xì)微加工領(lǐng)域應(yīng)用頗為廣泛的固體激光器之一。

在市場(chǎng)需求推動(dòng)下，納飛光電研發(fā)設(shè)計(jì)了一款工業(yè)級(jí)皮秒激光器，輸出波長(zhǎng)1064nm，脈寬10ps左右，功率超過(guò)30W，光束質(zhì)量?jī)?yōu)異（M2＜1.3），尤其是針對(duì)工業(yè)上持久性應(yīng)用需求，它的功率穩(wěn)定性和脈沖穩(wěn)定性均小于1%，能夠滿(mǎn)足不少應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)激光可靠性的要求，為現(xiàn)在精密加工行業(yè)再添動(dòng)力。

這是由于皮秒激光器輸出的光束質(zhì)量?jī)?yōu)異，可以很容易聚焦，獲得的光斑直徑達(dá)微米量級(jí)，能量密度非常高，作用在材料表面時(shí)幾乎可以將所有材料完全電離，即皮秒激光與物質(zhì)的相互作用是多光子吸收的非線性電離過(guò)程，繼而快速氣化蒸發(fā)，從而完成切割、打孔、刻蝕等加工。同時(shí)10PS的超窄脈沖寬度極快地注入到很小的區(qū)域，可以和電光弛豫的時(shí)間相當(dāng)，短到足以對(duì)材料進(jìn)行“冷”燒蝕，避免了激光線性吸收、能量轉(zhuǎn)移和擴(kuò)散，熱影響區(qū)也可以忽略不計(jì)。

相對(duì)于納秒激光器，以及同屬于超快激光的飛秒激光器，皮秒激光器有著它自身的特性。

與納秒激光器相比（綠光納秒和紅外納秒），主要體現(xiàn)在加工質(zhì)量上更勝一籌，經(jīng)過(guò)調(diào)校參數(shù)后的皮秒激光加工基本做到一次成型，且不會(huì)出現(xiàn)因?yàn)闊嶙饔枚霈F(xiàn)的熔融物、掛渣等，因此也不需要二次處理，提高了加工效率。當(dāng)然，高功率的紫外納秒固體激光器也不逞多讓?zhuān)瑢?duì)一些材質(zhì)的加工質(zhì)量上足以媲美皮秒激光器，但高功率紫外納秒固體激光器生產(chǎn)難度高，目前主要依靠進(jìn)口，進(jìn)一步限制了應(yīng)用。

較之飛秒激光器，皮秒激光器的適應(yīng)性好，結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，所需核心器件的供應(yīng)鏈體系更加完善，技術(shù)路線較為成熟，且更易獲得高平均功率和高脈沖能量，重復(fù)性好。同時(shí)，經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，皮秒激光器和飛秒激光器在加工效果與精度上毫不遜色，效費(fèi)比高。

綜上，皮秒激光器在成本、性能方面更具優(yōu)勢(shì)。如今皮秒激光器已在工業(yè)微加工、醫(yī)療、航天航空等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，幾乎可對(duì)所有材料進(jìn)行微米尺度的冷加工，可加工材料包括但不限于金屬、半導(dǎo)體，太陽(yáng)能電池片、藍(lán)寶石、陶瓷、玻璃等硬脆性材料，以及復(fù)合材料、聚合物、樹(shù)脂、光阻材料、薄膜、ITO膜等熱敏感材料，穩(wěn)定性高，加工的表面平整、無(wú)燒焦、無(wú)微裂紋、無(wú)熔融。

可以說(shuō)，皮秒激光器在性能、成本、加工品質(zhì)等方面做到了均衡，市場(chǎng)關(guān)注度水漲船高，可以從市場(chǎng)數(shù)據(jù)中體現(xiàn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，國(guó)產(chǎn)皮飛秒超快激光器2015年出貨量為40臺(tái)，2018年出貨量為850臺(tái)，2020年出貨量為2100臺(tái)，2021年出貨量預(yù)估為3300臺(tái)，6年間增長(zhǎng)超80倍，總市場(chǎng)規(guī)模近百億元，這其中又以皮秒激光器為主。未來(lái)，隨著消費(fèi)電子、新型顯示、生物醫(yī)療、3D打印、高端裝備等新應(yīng)用的發(fā)展，對(duì)于激光加工精細(xì)度要求越來(lái)越高，皮秒激光器還將有著非常大的發(fā)展空間。