Если свет сильно сконцентрирован во времени и пространстве, что приводит к экстремальной плотности фотонов, он может обеспечить взаимодействие со всеми мыслимыми материалами. Используя эти ультракороткие лазерные фокусы, можно модифицировать даже прозрачные материалы, даже если они обычно не взаимодействуют. Короткие сфокусированные лазерные импульсы могут преодолеть эту прозрачность и позволить полностью бесконтактно передавать энергию. Точная реакция материала на излучение может быть очень разнообразной, от изменения предельного показателя преломления до разрушительных микромасштабных взрывов, которые вызывают эвакуацию целых областей.
Использование лазерных импульсов для оптической обработки позволяет производить одинаково разнообразные модификации материала, такие как разделение или соединение с использованием одной и той же лазерной системы. Благодаря чрезвычайно короткому времени воздействия и низкой степени термодиффузии соседние области остаются полностью незатронутыми, что позволяет обрабатывать материал в микронном масштабе.
В «Структурированном свете для сверхбыстрой лазерной микро- и нанообработки» Дэниела Фламма и др. Представлены различные концепции управления пространственным распределением лазерного света в фокусе таким образом, чтобы можно было использовать особенно эффективные и, следовательно, промышленно подходящие стратегии обработки. применяемый. Например, настраиваемые недифрагирующие пучки, генерируемые голографическими аксиконами, можно использовать для модификации стеклянных листов до миллиметрового масштаба с использованием одинарных проходов и скорости подачи до метра в секунду. Применение этой концепции к изогнутым подложкам и разработка технологии лазерной резки стеклянных трубок - это революционный прорыв. Эта возможность давно необходима медицинской промышленности для изготовления стеклянных изделий, таких как шприцы, флаконы и ампулы. Обработанные поверхности обеспечивают превосходное качество кромок и не содержат микробов, что отвечает требованиям потребительской и медицинской промышленности.
Эта статья также демонстрирует потенциал недавно представленной концепции трехмерного светоделителя. Здесь 13 идентичных копий исходного фокуса распределены по трехмерному рабочему объему с использованием одного фокусирующего объектива, служащего для увеличения эффективного объема сварного шва. Отклик материала на импульс непосредственно измеряется с помощью поперечной микроскопии с накачкой и зондом, что подтверждает успешное выделение энергии с помощью 13 отдельных зон поглощения. Проведенный эксперимент представляет собой яркий пример трехмерной параллельной обработки, основанной на концепциях структурированного света, и демонстрирует увеличенное масштабирование пропускной способности за счет использования производительности мощных лазерных систем с ультракороткими импульсами.
Широкая доступность жидкокристаллических дисплеев и их применение для формирования луча с помощью голографии также побудили сообщество, занимающееся обработкой материалов, принять концепции структурированного света. Однако эти подходы еще не нашли воплощения в промышленной обработке, в основном потому, что такие дисплеи не могут работать с высокими оптическими мощностями и энергиями, а также с большими затратами на программирование, необходимыми для создания цифровых голограмм.
В этом документе сообщается о значительном прогрессе в этом направлении. Благодаря представленной концепции двойной подсветки жидкокристаллический дисплей модулирует как амплитуду, так и фазу освещающего оптического поля. Применяя цифровые амплитудные маски, можно сгенерировать произвольные профили интенсивности, что дает преимущества для формирования тонких металлических масок с высокой пространственной частотой. Адаптированные профили интенсивности с плоским верхом, изображенные в рукописи, генерируются без использования сложных стратегий кодирования Фурье, что делает эту концепцию многообещающим кандидатом для будущих головок цифровой оптической обработки.