塑料在医疗器械和有机电子制造等工业部门中的使用越来越多。医疗器械应用包括支架、导管和线材植入器械的制造，需要使用激光器以尽可能高的质量成型和切割，并且产生最低限度的热损伤。随着平板显示器市场从 LCD 转向使用塑料材料的有机 LED (OLED)，优质激光塑料成型和切割工艺成为必要。

飞秒激光器能够在加工塑料材料时产生最小热影响区 (HAZ)，实现非常精确的材料去除控制。尽管已实现的加工质量符合工业要求，但加工速度需要有所改进，才能令工业用户满意。要以迅速和具成本效益的方式加工部件，需要使用平均功 率 >100 W 的飞秒激光器系统。此外，激光器系统必须坚固稳定，才能承受生产车间的要求。Spectra-Physics? 的Spirit? 1030-100-SHG 激光器（图 1）制定了高精度工业制造的飞秒激光器新标准。

此激光器具有令人惊叹的通用性和性能，可满足各种应用的需求。1030 nm 波长的高平均功率 (>100 W) 和高脉冲能量 (>100 μJ) 与高重复频率（最高 10 MHz）短脉冲宽度 (<400 fs) 相结合，以最低的购置成本将飞秒微加工应用推向最高的产量水平。用户可配置的突发模式实现具有更高烧蚀效率的加工，从而为某些材料实现更高的产量和质量。此外，集成式二次谐波产生 (SHG) 在波长 515 nm 时提供>50 W 的输出功率。

图 1.Spectra-Physics 的 Spirit 1030-100-SHG 高功率工业飞秒激光器。

515 和 1030 nm 波长的 Spirit 1030-100-SHG 激光器系统已用于切割 75 μm 厚聚酰亚胺 (PI) 和聚对苯二甲酸乙二醇酯 (PET) 塑料条板。我们研究了高质量加工区域（热影响区 HAZ <100 μm）最大可能的切割速度对应的平均功率和波长的作用函数。

图 2.使用 Spectra-Physics 的 Spirit 1030-100-SHG 激光器切割的聚酰亚胺（左）和聚对苯二甲酸乙二醇酯（右）塑料的显微图像。1030 nm 时100 W 平均功率飞秒激光器的应用产生的效果为 75 μm 厚塑料 1 m/s 以上的切割速度和极高的质量 (HAZ <50 μm) 。

图 2 显示使用 Spirit 1030-100-SHG 激光器加工的 PI和 PET 塑料的显微图像。此飞秒激光器在 1030 nm 时 100 W 平均功率下的应用产生的结果是两种塑料 1 m/s 以上的切割速度。此外，该激光器实现了具有最小热损伤 (HAZ <50 μm) 的卓越加工质量。展示的切割速度和质量符合医疗器械和 OLED 显示器制造商的要求。

使用波长更短的飞秒激光器，可以进一步改进塑料的加工质量。在此情况下，激光能量可以更有效地用于透明塑料的烧蚀，因此加工塑料时可实现更高的空间分辨率和更小的热损伤。图 3 显示使用 515 nm 时 50 W 平均功率的 Spirit

激光器在 PET 中切割的特征。可以从图 3 中看出，波长越短，HAZ 明显更小。图中展示了小于 10 μm 的 HAZ 和400 mm/s 以上的切割速度。

我们的结果显示，Spectra-Physics 的高功率工业飞秒激光器 Spirit 1030-100-SHG 是以高切割速度和质量加工塑料材料的理想选择。超短脉冲 (<400 fs) 在 515和 1030 nm 波长时产生精确、干净利落的塑料切割。

图 3.使用 515 nm 的 Spirit 1030-100-SHG 飞秒激光器切割的聚对苯二甲酸乙二醇酯 (PET) 塑料条板的显微镜图像。
515 nm 时 50 W 平均功率产生的效果为 75 μm 厚 PET 0.4 m/s 以上的切割速度和一流的质量 (HAZ <10 μm)。

来源：激光制造网