多年以來，激光器一直在諸多行業(yè)中用于加工聚合物。盡管可能難以避免熔化和形成其他熱影響區(qū) （HAZ），但是眾所周知，超短脈沖 （USP） 激光器能夠經(jīng)受住挑戰(zhàn)。為了進(jìn)一步了解 PI 和 PET 的 USP 加工，研究人員在我們的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室使用 Spirit 100 W 高功率飛秒激光器，在紅外 （IR）基波 （1030 nm） 和綠光二次諧波 （515 nm） 波長（50 W 平均功率）下進(jìn)行了全面的燒蝕現(xiàn)象研究。研究包括確定單脈沖和多脈沖照射的燒蝕閾值（包括確定所謂的“累積系數(shù)”），以及應(yīng)用此信息來開發(fā)并優(yōu)化采用單次和多次方法的全切割工藝。我們使用兩種波長 ～17 μm（1／e2 直徑）的焦點(diǎn)光斑大小，確定了 1－100 個(gè)脈沖的固定光束（沖擊）照射的閾值。為了區(qū)分任何閾值對熱積聚的依賴性，我們還在各種脈沖重復(fù)頻率 （PRF） 下進(jìn)行了試驗(yàn)，從 1 Hz 到 2 MHz。實(shí)驗(yàn)中使用的樣品是從 Creative Global Services Inc．（加拿大安大略省紐馬基特）采購的各種厚度的 PI 和 PET 薄片。圖 1 中標(biāo)繪了在Spirit 激光器的 1 MHz 標(biāo)稱 PRF 下，1－100 個(gè)紅外和綠光波長脈沖的 PI 燒蝕閾值。

對于兩種波長，我們發(fā)現(xiàn)，隨著施加的脈沖數(shù)量增加，燒蝕閾值急劇下降。這是激光材料加工中的一種已知現(xiàn)象，原因是由較低能量脈沖形成的材料缺陷。在單脈沖燒蝕研究中，此類缺陷通常不是可見的對材料的真實(shí)“損傷”，但是它們確實(shí)會(huì)細(xì)微地修改材料，以至于后續(xù)同樣（低）能量的脈沖能夠造成損傷，即可檢測的燒蝕特征。閾值下降的幅度與施加的脈沖數(shù)量以累積系數(shù)為特征，更低的值對應(yīng)于更急劇的閾值下降。下表 1 總結(jié)了 Spirit 激光器在兩種波長下的 PI 和 PET 的閾值和累積系數(shù)。