具有高科技含量的激光精細(xì)、精密加工技術(shù)是激光行業(yè)的科技發(fā)展目標(biāo)之一。然而，目前在激光精細(xì)、精密加工業(yè)中仍沿用準(zhǔn)分子激光器作紫外光源。準(zhǔn)分子激光器輸出的光束大而方，聚焦后光束質(zhì)量差；其設(shè)備龐大、成本高；最大缺點是使用有毒氣體作工作介質(zhì)，不利于安全和環(huán)保。目前國內(nèi)外都致力于用四倍頻方法研制緊湊型深紫外固體激光器，把這種紫外光源安裝到激光設(shè)備上，就可以方便地進(jìn)行激光精密加工和標(biāo)識。
例如，在對金、銀等金屬進(jìn)行激光焊接時，由于其對1μm以上光束反射率極高，一般在98%以上，所以，目前市場上的激光焊接機(jī)（以Nd:YAG或CO2激光器為光源的）均不能對這些有光澤的金屬直接焊接，而需做一些預(yù)處理，其工序多、強(qiáng)度大、效率低，不適合大生產(chǎn)要求。據(jù)文獻(xiàn)報道，這些光澤金屬則對266 nm深紫外光的吸收系數(shù)高達(dá)65%以上。如用266 nm深紫外光源，就便于實現(xiàn)激光直接焊接。例如，在焊接0.1mm厚度的太陽電池銀質(zhì)電極引線時，現(xiàn)有的激光焊接機(jī)均不能直接焊接，而將來研制成功了266 nm深紫外光源后，安裝到激光設(shè)備上就可以很方便地解決這一難題，替代目前的手工壓焊方法。另外，空間太陽電池板為防止宇宙射線輻射，需在表面上鋪一層特種玻璃蓋片，其厚度僅200μm，邊緣部分需要異型精密切割。采用CO2激光器進(jìn)行切割后，由于其10.6μm波長太長，發(fā)現(xiàn)切縫粗糙，達(dá)不到精度要求。而Nd:YAG激光切割機(jī)的波長對這種玻璃是透明的根本無法切割。所以，只有采用超短波長的266 nm深紫外光作光源，才能實現(xiàn)這種精度小于0.1μm的激光精密加工要求。同時，這種超短波長光源也適合在透明工件上進(jìn)行激光精密標(biāo)識的應(yīng)用。不僅如此，在集成電路生產(chǎn)中其也有廣泛的應(yīng)用前景。
國外現(xiàn)狀
國外已經(jīng)研制成功了實用化、緊湊型266 nm深紫外光源，例如，美國Applied Material CO.采用LD陣列泵浦Nd:YAG晶體產(chǎn)生1064nm基頻光，然后，通過四倍頻方法輸出波長為266nm連續(xù)激光，輸出功率達(dá)到3W。德國研制的SpitLight600型氙燈泵浦266nm深紫外脈沖固體激光器，輸出單脈沖能量為80mJ ,重復(fù)頻率20Hz，脈沖寬度7ns ,光斑6.5mm。以上型號的光源均可以方便地安裝到激光應(yīng)用設(shè)備上，實現(xiàn)對透明工件或光澤金屬的激光精密加工和標(biāo)識。
國內(nèi)現(xiàn)狀
目前國內(nèi)還未有達(dá)到實用化的、輸出功率達(dá)到瓦量級的266 nm深紫外光源的研究成果報導(dǎo)。
國產(chǎn)倍頻晶體的現(xiàn)狀
國產(chǎn)倍頻晶體完全達(dá)到了普及應(yīng)用水平，紫外倍頻的首選倍頻晶體及器件其輸出的最高功率預(yù)計可達(dá)到20W。
本項目采用腔外四倍頻方法研制了一種輸出波長為266nm的緊湊型深紫外光源。其平均功率達(dá)到瓦量級，經(jīng)f-θ透鏡組聚焦后，光斑直徑小于20um，峰值功率達(dá)到10 kw，重復(fù)頻率：10～1000Hz，脈沖寬度最大到毫秒量級。最后將研制成功的這種深紫外光源安裝到激光切割機(jī)上，能對透明工件和光澤金屬進(jìn)行激光精密加工和激光標(biāo)識。