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飛秒激光器能夠在加工塑料材料時產生最小熱影響區 (HAZ)，實現非常精確的材料去除控制。盡管已實現的加工質量符合工業要求，但加工速度需要有所改進，才能令工業用戶滿意。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 的飛秒激光器系統。此外，激光器系統必須堅固穩定，才能承受生產車間的要求。Spectra-Physics® 的Spirit® 1030-100-SHG 激光器（圖 1）制定了高精度工業制造的飛秒激光器新標準。

此激光器具有令人驚嘆的通用性和性能，可滿足各種應用的需求。1030 nm 波長的高平均功率 (>100 W) 和高脈沖能量 (>100 µJ) 與高重復頻率（最高 10 MHz）短脈沖寬度 (<400 fs) 相結合，以最低的購置成本將飛秒微加工應用推向最高的產量水平。用戶可配置的突發模式實現具有更高燒蝕效率的加工，從而為某些材料實現更高的產量和質量。此外，集成式二次諧波產生 (SHG) 在波長 515 nm 時提供>50 W 的輸出功率。

圖 1.Spectra-Physics 的 Spirit 1030-100-SHG 高功率工業飛秒激光器。

515 和 1030 nm 波長的 Spirit 1030-100-SHG 激光器系統已用于切割 75 µm 厚聚酰亞胺 (PI) 和聚對苯二甲酸乙二醇酯 (PET) 塑料條板。我們研究了高質量加工區域（熱影響區 HAZ <100 µm）最大可能的切割速度對應的平均功率和波長的作用函數。

圖 2.使用 Spectra-Physics 的 Spirit 1030-100-SHG 激光器切割的聚酰亞胺（左）和聚對苯二甲酸乙二醇酯（右）塑料的顯微圖像。1030 nm 時100 W 平均功率飛秒激光器的應用產生的效果為 75 µm 厚塑料 1 m/s 以上的切割速度和極高的質量 (HAZ <50 µm) 。

圖 2 顯示使用 Spirit 1030-100-SHG 激光器加工的 PI和 PET 塑料的顯微圖像。此飛秒激光器在 1030 nm 時 100 W 平均功率下的應用產生的結果是兩種塑料 1 m/s 以上的切割速度。此外，該激光器實現了具有最小熱損傷 (HAZ <50 µm) 的卓越加工質量。展示的切割速度和質量符合醫療器械和 OLED 顯示器制造商的要求。

使用波長更短的飛秒激光器，可以進一步改進塑料的加工質量。在此情況下，激光能量可以更有效地用于透明塑料的燒蝕，因此加工塑料時可實現更高的空間分辨率和更小的熱損傷。圖 3 顯示使用 515 nm 時 50 W 平均功率的 Spirit

激光器在 PET 中切割的特征。可以從圖 3 中看出，波長越短，HAZ 明顯更小。圖中展示了小于 10 µm 的 HAZ 和400 mm/s 以上的切割速度。

我們的結果顯示，Spectra-Physics 的高功率工業飛秒激光器 Spirit 1030-100-SHG 是以高切割速度和質量加工塑料材料的理想選擇。超短脈沖 (<400 fs) 在 515和 1030 nm 波長時產生精確、干凈利落的塑料切割。

圖 3.使用 515 nm 的 Spirit 1030-100-SHG 飛秒激光器切割的聚對苯二甲酸乙二醇酯 (PET) 塑料條板的顯微鏡圖像。515 nm 時 50 W 平均功率產生的效果為 75 µm 厚 PET 0.4 m/s 以上的切割速度和一流的質量 (HAZ <10 µm)。

產品：SPIRIT 1030-100、SPIRIT 1030-70 和 SPIRIT 1030-100

Spirit 1030-100 和 1030-70 激光器設定了高精度工業制造的飛秒激光器新標準。這些激光器提供高平均功率、高脈沖能量和高重復頻率，實現更高產量。客戶得益于工業上可獲得的最短脈沖寬度和一流的光束質量，轉而能夠以最高產量在不產生熱影響區 (HAZ) 的情況下加工具有最高精度的復雜而挑戰性的部件。Spirit 1030-100 和 1030-70 為工業用途而設計，以最低的購置成本實現穩定可靠的全天候運行。