測量和控制系統(tǒng)鸠蚪，數(shù)據記錄和處理今阳，半導體激光系統(tǒng)，光電集成茅信，激光穩(wěn)定盾舌，高精度機械。多年來蘸鲸，德國TEM Messtechnik GmbH公
司致力于基礎理論研究和科研創(chuàng)新的TEM團隊取得的尖端成果和解決方案被多個國家引用妖谴。德國TEM Messtechnik GmbH公司在電子
元件棚贾，模擬和數(shù)字方案窖维，OEM板塊，模塊化系統(tǒng)或獨立裝置等方面不斷取得新進展鼻疮，并為工業(yè)和科研用戶提供有效的測量、工業(yè)控制
及激光穩(wěn) 頻琳轿、光路控制等儀器設備判沟，客戶涵蓋科研及工業(yè)領域的一線廠商。
電子元件挪哄、醫(yī)療設備、傳感器琉闪、計算機、航空電子等設備的制造商需要一些零件颠毙，它們具有微型尺寸斯入，復雜的外形和小孔形狀。紡織工業(yè)使用的噴絲頭和火車 柴油機的噴油嘴就是這樣的例子蛀蜜，這兩個實例都是金屬零件刻两，在上面鉆了精細的小孔。這些典型的小孔尺寸為50-100μm滴某，小孔深度達2mm磅摹。
與線切割放電加工霎奢，化學蝕刻户誓，機械加工/切割，電鑄厅克，以及其他加工技術相比，激光打孔設備的性能要好橙依，這是因為激光加工是非接觸式的，并且更靈活窗骑。此外，加工過程所受的限制更少漆枚，不需要進行昂貴的廢棄物處理创译，工具的成本也更合理。與放電加工相比软族，激光打孔能夠得到更高的長度直徑比刷喜，此外，它能夠對各種材料進行打孔立砸，包括陶瓷，硅颗祝，鉆石和聚合物浊闪。
圖1 用于打孔的光學裝置
由于使用了靈活的激光光束來掃描，甚至非圓形且具有復雜外形的小孔都可以得到螺戳。在制造尺寸很小的孔的方面搁宾，已經有一系列非接觸、無摩擦的技術倔幼，它們使用 了緊密聚焦的光束盖腿，這些技術已經在微電子制造工藝和發(fā)動機零件的制造中建立了一定地位。如果小孔必須是圓錐形损同，將遇到特別的困難翩腐，因為在打孔方向上直徑不 斷在增加揖庄。這種幾何形狀在一些零件中是需要的栗菜，比如噴嘴組件，它們從反向是無法達到的蹄梢「沓铮科學家已經開發(fā) 了這樣的打孔技術，使用了一種新型的精確打孔的光學裝置禁炒，它能夠提供很高的掃描速度而咆，且能得到的小孔幾何準確率更高幕袱。
圖2 60ìm的小孔
使用激光輻射來打孔已經在各種工業(yè)應用中已確立其地位暴备。激光技術從手表工業(yè)首先開始其應用们豌。當需要在節(jié)能條件下得到高深寬比的小孔時涯捻，比如在氣體渦輪機
制造中的冷卻小孔望迎，或者在燃料供給系統(tǒng)中的過濾器障癌，都使用了激光，它已成為一個普遍的工具辩尊。在這些應用中涛浙，應用脈寬為幾個微秒的單脈沖進行激光鉆孔或者沖
擊鉆孔能夠得到的鉆孔速度較高。但是因為激光加工主要是個加熱過程，激光鉆孔導致孔內殘留有熔化層。由高強度的激光脈沖熔化或者汽化的材料在被自己的蒸汽
傳送出去以前我注，會在孔壁上凝結或者重鑄。在沖擊鉆孔中更是如此仓手，這里激光束沒有移動胖齐，總是打在同一個地方，這導致所產生的熔化體積很大嗽冒。更短的脈沖（在飛
秒和皮秒量級）所產生的熱滲透深度更淺呀伙，然而仍然會殘留熔化層。但是添坊，使用這類激光器時剿另，生產率很低，這是因為在脈沖能量高的情況下贬蛙，激光功率不夠。
使用稱為螺旋式打孔/穿孔法的打孔技術就可以克服這些質量和生產率方面的限制阳准。在這個技術中氛堕，使用了緊密聚焦的短脈沖激光束，沿著中心點旋轉野蝇，嚴格的描
繪出小孔的幾何外型讼稚。打孔過程中，每一小部分材料相繼的被蒸發(fā)绕沈，范圍限定得很好的激光脈沖被旋轉和重疊使用锐想。使用這項打孔技術時，在整個打孔過程中乍狐，孔壁
一直被加熱浅蚪，這就阻止了重新凝固的過程和白色厚層的產生藕帜。使用了這項技術惜傲，甚至在納秒范圍的“長”脈沖也可以被使用耘戚，從而使得較大量材料的蒸發(fā)和更高的生
產率成為可能，能夠得到使用皮秒脈沖才能得到的效果操漠。螺旋式打孔的光學裝置取決于激光束的可聚焦性，它能夠在厚度為1mm的材料上打出直徑達30微米的圓
形小孔。
為了進行螺旋式打孔浊伙，專門打孔的光學裝置能夠以可變的旋轉直徑來對激光光
束進行旋轉。過去已取得了幾項進展用來實現(xiàn)激光束旋轉的高精度嚣鄙，它們使用了傳統(tǒng)的振鏡掃描儀，旋轉楔形棱鏡哑子，以及離軸旋轉透鏡舅列。所有這些設備都需要高光束
質量，并要求激光光束轉動時絕對對稱卧蜓。若為橢圓型的激光束或者在形狀上有其他偏差帐要，將產生不圓的小孔。此外弥奸，這些設備的掃描頻率的最大值是3000轉/分
鐘榨惠。在這個掃描頻率下，孔壁的連續(xù)加熱無法得到保證盛霎，或者說，在激光器的高重復頻率下會產生過熱現(xiàn)象愤炸。
為了克服這個問題期揪，激光技術研究中心研制了一種新型的激光打孔頭规个。光束旋轉棱鏡凤薛，即所謂的道威棱鏡被用來實現(xiàn)激光光束的旋轉，它被
安裝到一個空心軸傳動高速電動機上绰姻。
激光束被嚴格的調整枉侧，對準道威棱鏡的中心，當旋轉棱鏡一次的時候狂芋，激光就旋轉兩次榨馁。若相對于旋轉軸將激光光束傾斜帜矾，通過聚焦透鏡后翼虫，光束將在激光光束旋轉
的方向上刻畫出一個圓形屡萤。在與旋轉軸平行的方向上移動激光光束，激光光束將以一定的入射角來刻畫圓形死陆。雙錐型旋轉光束深入到材料內部較深處招拙，像螺旋式的階
梯唧瘾，在底部變得更寬。棱鏡特有的幾何形狀也導致激光光束可以沿著軸向以電動機兩倍的速度旋轉饰序，達到每秒660次/每秒。這就補償了當光束輻射到表面時激光
強度的波動规哪，得到了質量很高的小孔。使用這項技術诉稍，可以得到圓錐形的小孔（正負錐角均可）蝠嘉。只有使用專門的調整設備，才可能使用道威棱鏡作為光束旋轉器和
掃描設備杯巨，該調整設備與道威棱鏡安裝在一起可以補償光束旋轉器的典型誤差蚤告，即導致小孔不圓的誤差。
圖3 小孔樣品
新開發(fā)的鉆孔光學裝置使得激光光束的旋轉頻率可以達到40000轉/分鐘舔箭。能夠在2mm厚的材料上打直徑比高達2的錐形小孔罩缴。新型光學裝置的主要優(yōu)勢是掃描頻率很高，用來設置直徑和激光光束傾角的所有設備都不旋轉层扶，此外，搭建時只要它們能提供很高的精度即可镜会。
圖4 螺旋式打孔入口處
使用這一光學裝置和調Q的Nd:YAG激光器（脈寬15納秒檬寂，脈沖能量600到800μJ），F(xiàn)raunhofer激光技術研究中心的研究人員加工了有 2毫米厚的工具鋼和高等級鋼戳表。在少于25秒的時間內，脈沖激光穿透金屬薄板匾旭，打了一個直徑為50微米的小孔镣屹。小孔中殘留的熔化層厚度僅有1-2μm，材料 頂部熔化物可以通過超聲波清洗方便地去除价涝。在金屬組件上進行直徑范圍在幾個微米內的高精度打孔時通常都使用短脈沖女蜈，或者超短脈沖激光。使用這個新型的激光 打孔頭伪窖，就可以使用納秒激光器，這就使得在生產成本較低時覆山，生產率能夠較高。使用更短波長的脈沖（綠色或者紫外）能夠得到更小的光斑尺寸泥栖，在一些經挑選的 材料上簇宽，小孔直徑可以達到10-20μm勋篓。到目前為止，檢驗了厚度達2mm的工具鋼和高級鋼晦毙。要得到這些幾何形狀生巡，又實現(xiàn)精度要求，對于傳統(tǒng)型打孔來說必 須花大量開支才能實現(xiàn)见妒。在這些方面，這一技術找尋到了潛在的應用領域甸陌。
德國 TEM Messtechnik GmbH公司是提供尖端科學成果和理念進行實際應用轉化解決方案的一流研發(fā)企業(yè)须揣。其為物理钱豁，化學和醫(yī)學的科研和工業(yè)應用提供特色解決方案：測量和控制系 統(tǒng)耻卡，數(shù)據記錄和處理，半導體激光系統(tǒng)卵酪，光電集成，激光穩(wěn)定谤碳，高精度機械溃卡。多年來蜒简，德國TEM Messtechnik GmbH公司致力于基礎理論研究和科研創(chuàng)新的TEM團隊取得的尖端成果和解決方案被多個國家引用。德國TEM Messtechnik GmbH公司在電子元件搓茬，模擬和數(shù)字方案犹赖，OEM板塊，模塊化系統(tǒng)或獨立裝置等方面不斷取得新進展卷仑，并為工業(yè)和科研用戶提供有效的測量峻村、工業(yè)控制及激光穩(wěn) 頻锡凝、光路控制等儀器設備粘昨，客戶涵蓋科研及工業(yè)領域的一線廠商。
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