在激光加工领域，??脉冲宽度??与??重复频率??如同武侠小说中的“内力”与“招式”，二者协同决定了材料去除的精准度与效率。本文将深入解析这对核心参数的物理本质、工艺影响及实战应用，助您解锁精密制造的新维度。
一、脉冲宽度
1、定义与物理机制
脉冲宽度指单个激光脉冲持续的时间，通常以纳秒（ns）、皮秒（ps）、飞秒（fs）为单位。其本质是能量在时间维度上的分布形态：
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??长脉冲（>100ns）??：能量以热传导为主，形成熔池与热影响区（HAZ），适合粗加工。
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??超短脉冲（<10ps）??：能量在电子-声子弛豫时间内释放，直接引发材料库仑爆炸，实现“冷加工”，无热损伤。
2、工艺影响图谱
二、重复频率
1、核心定义
重复频率以每秒发射的脉冲数量(单位：Hz/kHz/MHz)定义加工节奏，如同音乐节拍可快可慢：高频模式下(如MHz级)脉冲密集如快板，能在单位时间内完成更多加工点；低频模式时(如kHz级)脉冲间隔拉长似慢板，让每个脉冲携带更多能量穿透材料。
2、频率谱系与产业定位
3、工艺优化方程
??材料去除率（MRR）= 脉冲能量 × 重复频率 × 吸收系数??
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??高频优势??：通过缩短脉冲间隔降低热积累，例如在碳纤维复合材料加工中，500kHz重复频率可使纤维断裂方向可控。
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??低频策略??：单次高能脉冲穿透更深，如金刚石刀具切割蓝宝石时，10Hz脉冲能量达10J可穿透3mm厚度。
三、参数协同
1、能量密度矩阵
构建??脉冲能量-频率-脉宽??三维模型，寻找最优解：
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??脆性材料（陶瓷/玻璃）??：低能量（<1mJ）+ 高频（>100kHz）+ 短脉宽（<10ps）
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??韧性材料（钛合金/碳钢）??：中能量（1-5mJ）+ 中频（10-100kHz）+ 中脉宽（10-100ns）
2、智能调控技术
??自适应脉冲调制??：根据材料反射率实时调整频率，如铝材加工时从20kHz自动切换至50kHz。
??多波长协同??：355nm紫外+1064nm红外双脉冲组合，兼顾穿透深度与边缘质量。
四、行业应用
1、半导体制造
??晶圆切割??：355nm皮秒激光（脉宽500fs，频率400kHz）实现10μm宽度的无崩边切割。
??MEMS加工??：飞秒激光直写技术制造500nm级悬臂梁结构。
2、新能源电池
??极耳焊接??：1064nm脉冲（脉宽20ns，频率500kHz）使铜铝异种材料焊接强度提升40%。
??钙钛矿薄膜??：紫外脉冲（355nm, 100kHz）实现10nm级均匀镀膜。
在精密制造迈向纳米时代的今天，脉冲宽度与重复频率的精准调控已成为激光加工的核心竞争力。掌握这对“时空参数”的协同奥秘，不仅能提升加工品质，更能开辟差异化技术赛道。
