飛秒激光切割加工的最大特點是與物質(zhì)的熱擴散時間相比，激光脈沖可以在極短的時間內(nèi)向加工區(qū)注入能量。因此照射到材料中的能量在熱擴散前，激光脈沖就已終止，因此能量沒有在照射區(qū)域內(nèi)的熱擴散損失，可得到高效加工。例如，當激光切割加工脈沖寬度為1000fs時，即使是熱擴散系數(shù)較大的金屬，熱擴散長度也只有10mm，金屬表面吸收激光的區(qū)域也只有數(shù)納米；當脈沖寬度為100fs時，激光照射時的熱擴散長度只有l(wèi)nm，基本可以忽略。
因此，由于激光切割加工光斑的焦點中心區(qū)域的光密度極高，又無熱擴散損失，使這一微小區(qū)域達到以往激光加工所無法達到的高溫高密度狀態(tài)，使極少的材料汽化獲得很高的加工精度。例如對于比熱為0.75×103J kgK-，密度為22×103kgm-3的石英材料來說脈沖能量為1uJ的入射激光在1um3的體積內(nèi)被瞬間吸收所產(chǎn)生的溫度約10K。
若石英內(nèi)部壓力隨溫度變化的速率為2×103Pa/K，則這一溫度所導致的壓力可高達200GPa。在這種工作條件下，任何物質(zhì)都將在瞬間內(nèi)轉(zhuǎn)變成氣態(tài)的物質(zhì)，實現(xiàn)加工過程。不僅如此，由于等離子體屏蔽的回避提高了能量耦合效率。
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