激光是一種通過受激輻射產(chǎn)生的光放大，通過刺激原子導(dǎo)致電子躍遷釋放輻射能量而產(chǎn)生的具有同調(diào)性（Coherence）的增強光子束，其特點包括發(fā)散度極小、亮度（功率）很高、單色性好、相干性好等。產(chǎn)生激光需要“激發(fā)來源”、“增益介質(zhì)”、“共振結(jié)構(gòu)”這三個要素。自1916年愛因斯坦描述了原子的受激輻射與自發(fā)輻射的關(guān)系以來，人們便開始猜想，激光是否可用來加強廣場；1958年美國科學(xué)家根據(jù)氖光燈泡照射一種稀土晶體時候發(fā)出鮮艷的、始終聚集在一起的強光現(xiàn)象提出了激光原理，即物質(zhì)在受到與其分子固有振蕩頻率相同的能量激發(fā)時，都會產(chǎn)生這種不發(fā)散的強光--激光；1960年美國科學(xué)家梅曼利用高強閃光燈來刺激紅寶石，由此產(chǎn)生了0.6943微米的激光，世界上第一束激光，激光因此從科學(xué)理論階段進入到實驗物理階段，自此以后激光技術(shù)便是多點開花，并從實驗物理階段進入到應(yīng)用階段，并迅速走紅，被譽為 20世紀(jì)以來最偉大的發(fā)明之一，稱之為最快到刀、最準(zhǔn)的尺，現(xiàn)如今的日常工業(yè)生產(chǎn)過程中已經(jīng)無法脫離激光技術(shù)衍生出來的激光加工設(shè)備，成了一種重要的加工工具，覆蓋到軍工、航空航天、汽車制造、醫(yī)療、電子制造、光伏生產(chǎn)等多領(lǐng)域當(dāng)中。

伴隨著時間的演進，人類在激光領(lǐng)域內(nèi)的探索也在不斷突破，并取得了傲人的成果，如光纖激光、CO2激光、綠光、藍光、紫外光、深紫外光、X射線激光等等，為各種商業(yè)、醫(yī)療、工業(yè)應(yīng)用提供了強大的后援支撐。在發(fā)展不同波段激光同時，也在不斷探索激光的應(yīng)用，如激光切割、激光焊接、激光打標(biāo)、激光覆熔、激光打孔等，而激光刻蝕也正是在此階段伴隨著市場需求應(yīng)運而生，并迅速躥紅，衍生出多種應(yīng)用，覆蓋到電子、光伏、醫(yī)療、新能源等多領(lǐng)域中。在激光刻蝕應(yīng)用不斷縱向發(fā)展的同時，激光科學(xué)家、工程師們未曾落下對激光技術(shù)原理的開發(fā)，將激光技術(shù)朝向更高亮度、超短脈沖時間方向發(fā)展，取得了可喜的成績，并以此來反饋市場，作用于市場，市場經(jīng)濟效應(yīng)下有反饋大研發(fā)和科學(xué)原理突破上，形成閉環(huán)，最終形成了一條完整的激光產(chǎn)業(yè)鏈，由科學(xué)基礎(chǔ)、科學(xué)材料、科學(xué)原理、科學(xué)技術(shù)、科學(xué)應(yīng)用、科學(xué)實驗技術(shù)、市場經(jīng)濟反饋等形成產(chǎn)業(yè)鏈中的不可或缺的重要組成部分，而其中的每一個產(chǎn)業(yè)應(yīng)用又形成小的產(chǎn)業(yè)鏈，作用于市場，反饋到科研，無數(shù)個閉環(huán)產(chǎn)業(yè)鏈圍繞在大的產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)境下，就好像是相對論里面的引力作用，誰也離不開誰，但又相對獨立，相互影響。

我們試著以激光刻蝕的發(fā)展應(yīng)用來探討激光加工技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用發(fā)展趨勢，試圖向大家推廣激光刻蝕應(yīng)用，并希望客人能夠提供相互合作、配合研發(fā)的機會，從一種工具的角度出發(fā)解決問題，并反饋到激光刻蝕工具工藝研發(fā)與改善。

激光刻蝕設(shè)備的原理是利用激光光束燒蝕材料表面，并汽化材料，從而達到材料去除、刻蝕的目的，可根據(jù)材料對波長吸收的特性選擇使用不同波段的激光如1064nm、532nm、355nm激光等，不同的波長針對不同的材料和加工用途。如玻璃材料上的導(dǎo)電ITO材料通常選擇1064nm的可調(diào)脈寬激光刻蝕、電致色玻璃行業(yè)采用532nm綠光激光刻蝕FTO等、銅薄膜材料選用355nm紫外激光刻蝕等。

超快激光刻蝕機600*1200mm

最初的激光刻蝕設(shè)備應(yīng)用單一，甚至在激光圈子內(nèi)都有一個統(tǒng)一的名稱即觸摸屏激光刻蝕機，應(yīng)用單一，僅針對觸摸屏行業(yè)單一用途，隨著市場應(yīng)用需求的不斷提升，傳統(tǒng)工藝的限制，新的應(yīng)用逐漸被開發(fā)，如光伏行業(yè)激光刻蝕、傳感器行業(yè)激光刻蝕、電致色玻璃激光刻蝕、發(fā)光玻璃激光刻蝕等等，除了一些導(dǎo)電材料的刻蝕，也逐漸應(yīng)用到無機材料的刻蝕領(lǐng)域中如氧化鈦、氧化鋯激光刻蝕等，為激光刻蝕設(shè)備的應(yīng)用打開了新的大門。

而隨著市場應(yīng)用的需求逐步提升，對激光刻蝕設(shè)備的要求也在不斷增加，以鈣鈦礦電池為例，早期的太陽能光伏電池采用納秒級別的1064nm紅外以及納秒532nm或515nm綠光即可滿足，主要針對單層導(dǎo)電材料的刻蝕，如ITO、FTO、硅片劃線等，而鈣鈦礦電池市場中的需求則朝向多層材料、超精細激光刻蝕的需求發(fā)展，對激光也提出了更高的要求，納秒級別的激光技術(shù)已經(jīng)無法滿足加工需求。一種超短脈沖、高頻率、高單脈沖能量的激光器引入到鈣鈦礦電池加工當(dāng)中，如皮秒綠光激光刻蝕機、紅外飛秒激光刻蝕機等。

在引入初期，采用的均來自進口激光器，如相干、光譜物理、通快等公司，其特點是貴，對于用戶來說承擔(dān)的費用太高，不適合前期投入的研發(fā)與生產(chǎn)，因而轉(zhuǎn)向?qū)a(chǎn)超快激光器的開發(fā)，并逐漸通過在工藝中的使用完善核心器件，針對性更高，最終形成了一整套完整的鈣鈦礦電池激光刻蝕產(chǎn)線，這也是國產(chǎn)設(shè)備的特色，哪里有問題哪里去修改，直到滿足客人需求為止，響應(yīng)速度快、價格便宜，是攻城拔寨的利器。

自應(yīng)用到鈣鈦礦電池激光刻蝕項目中后，超快激光刻蝕設(shè)備的應(yīng)用又可以向無機電池、有機電池以及航空領(lǐng)域、環(huán)保領(lǐng)域、醫(yī)療領(lǐng)域等多方面發(fā)展，得益于超短脈沖、高頻率、高能量的激光技術(shù)突破，以此為基礎(chǔ)，元祿光電從鈣鈦礦電池激光刻蝕應(yīng)用后輻射到有機太陽能電池、航空航天、醫(yī)療應(yīng)用領(lǐng)域中，為超精細線寬激光刻蝕提供了解決方案。以航空航天為例，利用超短脈沖激光刻蝕設(shè)備在藍寶石玻璃上劃線，線寬小于20微米，深度5微米，間隔500微米，邊緣無毛刺，與納秒光源相比，線寬、間隔均可滿足要求，但納秒激光做出深度一致性差，毛刺較為嚴(yán)重，而超快激光刻蝕設(shè)備能有效解決這一問題，這也是既市場應(yīng)用反饋到激光刻蝕設(shè)備前端激光技術(shù)超快應(yīng)用發(fā)展又回過頭作用于開發(fā)市場應(yīng)用的典型案例，這樣的案例在激光刻蝕設(shè)備中體現(xiàn)的淋漓盡致，這樣的循環(huán)發(fā)展，相互推動，相互影響條件下的小型激光產(chǎn)業(yè)鏈還有許許多多，如激光打孔設(shè)備、激光調(diào)阻設(shè)備等都在向前推進，作用于市場，同時又從市場經(jīng)濟中反饋到產(chǎn)品完善、產(chǎn)品研發(fā)上，從而推動整個行業(yè)的健康發(fā)展，形成一個完整的產(chǎn)業(yè)鏈。

玻璃激光刻蝕

這條產(chǎn)業(yè)鏈的構(gòu)成結(jié)構(gòu)可以是某個方面突出帶動其他小產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，也可以是是市場作用下的推進，更是技術(shù)研發(fā)突破帶來的紅利，正如激光刻蝕設(shè)備一樣，設(shè)備的出現(xiàn)作用到某一領(lǐng)域，而領(lǐng)域的延伸使得激光刻蝕機能夠向光寬廣的領(lǐng)域發(fā)展，從而反饋到研發(fā)、改善，在此作用到市場應(yīng)用，一種良性循環(huán)。因此在激光刻蝕設(shè)備的趨勢上不僅僅是在研發(fā)上要下工夫、投入人力、物力、財力，同樣要在市場開拓上投入更多的精力，要讓客人參與到前端研發(fā)當(dāng)中，以解決客人的問題為導(dǎo)向，相互促進，共通成長。

來源：武漢元祿光電