過去十年中，超快光纖激光器技術在總功率、脈沖和光束質量、易用性和穩健性等方面取得了長足的進步。因此，超快光纖激光器開始應用于多個制造行業中對材料進行高效、高精度的加工。本文章總結了最近用高脈沖重復頻率的超快光纖激光器進行材料微加工的幾項研究進展。特別有趣的是，在一些其他的材料研究中，幾種激光加工的材料被發現了新的特性和功能，這導致超快光纖激光器不僅被當作一種強大的材料成型工具，同時也有可能成為一種有效的材料制備工具。
玻璃和塑料焊接
對于大部分精密的材料加工應用來說，在工件中產生的多余熱量是不需要的。然而，對于透明材料的微焊來說，精密控制的熱量積蓄對于融化材料并形成焊縫非常關鍵。聚焦的超短脈沖的高強度會引起透明材料中的非線性吸收，因此只會在兩種材料的接觸面上激光焦點周圍很小的區域內產生大量的熱量。每一個激光脈沖都會產生很少的熱量，如果焦點區域在下一個脈沖來之前就冷卻下來，那么這個熱量也就可忽略不計。如果脈沖之間的空間重疊以及脈沖重復頻率足夠高（數百kHz及以上），熱量將迅速地在這一區域積累并引起材料熔化。可以通過改變重復頻率及光束掃描速度來精確地控制熔化的量。這一技術已經在玻璃和塑料焊接上得到了應用。圖1展示了兩塊玻璃之間焊接面的截面。這種無需密封的高速、精確的焊接有許多好處，例如在制造太陽能電池板時面板邊緣需要密封，目前要用專門設計的密封膠和熱熔系統來完成。
“脈沖串模式”脈沖激光沉積
脈沖激光沉積制造薄膜技術已經廣泛應用于新材料開發的基礎研究中。大功率納秒脈沖激光燒蝕往往會在等離子體羽輝（羽毛狀的發光團）中形成大的熔滴，這會影響薄膜質量。有許多機械和電子的方法可以控制燒蝕的羽輝來補救熔滴的問題。高重復頻率的超快光纖激光器提供了一種替代解決方案。特別是將激光脈沖集合在一起形成一個脈沖串（bursts），每個脈沖串包含數個單獨的脈沖，這可以實現更為精確的熱量控制，讓靶標物直接氣化而不會形成大的熔滴。
光纖激光體系可以直接從激光光源快速地輸出脈沖串，稱為脈沖串模式。例如，如圖2(a)所示，在進入放大階段之前，可以用聲光調制器從50MHz的振蕩器中篩選種子脈沖，最后輸出的是由多級脈沖組成的脈沖串，而且相鄰脈沖的間隔為20納秒。20納秒的脈沖間隔非常短，可以引起多重累積效應，包括靶標物的熱量以及燒蝕羽輝和緊隨其后的激光脈沖間的熱量，最終這將可以優化薄膜質量。圖2(b)展示了用這種方法沉積的TiO2薄膜。如圖中的透射電子顯微鏡圖（TEM）所示，薄膜的質量非常高，薄膜表面達到了原子級別的平滑程度，薄膜和基質間的界面也很平滑。用光學顯微鏡觀察100毫米的區域也沒有發現大的熔滴。
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