El diamante se encuentra con el láser: se revelan los efectos de procesamiento de diferentes tipos de láser

El procesamiento de diamantes es difícil y la tecnología de procesamiento láser proporciona una solución. La aplicación de la tecnología de procesamiento láser al procesamiento de diamantes puede lograr un procesamiento de diamantes eficiente y de alta precisión. Hoy, echemos un vistazo a las enormes diferencias en los efectos de procesamiento logrados por los diferentes tipos de rayos láser que actúan sobre la superficie del diamante.

 

Láser de microsegundos: ancho de pulso amplio, adecuado para procesamiento aproximado

Características y aplicaciones: El ancho del pulso del láser de microsegundos es amplio, generalmente adecuado para procesamiento aproximado. Por ejemplo, el grupo de investigación del autor utilizó una máquina de corte por láser de precisión de microsegundos Nd:YAG con una longitud de onda de 1064 nm para completar el procesamiento de la estructura del disipador de calor de diamante.

 

Efecto e impacto del procesamiento: Su procesamiento va acompañado de un fuerte daño térmico. La potencia máxima del láser de microsegundos de pulso largo es de varios kilovatios y la duración del pulso es larga, lo que da como resultado una zona profunda afectada por el calor. Por ejemplo, al procesar diamantes, la zona afectada por el calor puede alcanzar los 6,8 μm.

 

Láser de nanosegundos: ocupa una gran cuota de mercado y el procesamiento es térmicamente destructivo

Ventajas y condiciones del mercado: el láser de nanosegundos tiene las ventajas de buena estabilidad, bajo costo y corto tiempo de procesamiento. Se utiliza ampliamente en la producción empresarial y actualmente ocupa una gran cuota de mercado.

 

Influencia térmica e investigaciones relacionadas: Sin embargo, el proceso de ablación con láser de nanosegundos es térmicamente destructivo para la muestra, lo que se manifiesta macroscópicamente como una gran zona afectada por el calor producida por el procesamiento.

 

La Universidad de Aeronáutica y Astronáutica de Nanjing ha establecido un modelo de simulación de elementos finitos de ablación con láser gaussiano de pulso de nanosegundos en movimiento tridimensional de un diamante monocristalino y ha obtenido la conducción de calor y la distribución de temperatura en el diamante monocristalino en diferentes tiempos de escaneo;

 

Láser de femtosegundo: alta precisión de procesamiento, pero baja eficiencia

Características de procesamiento de alta precisión: el procesamiento con láser de femtosegundo tiene alta precisión, puede evitar la formación de zonas afectadas por el calor en la mayor medida dentro de una duración de pulso muy corta, procesa con precisión la estructura de la superficie del diamante con un daño térmico mínimo y es más adecuado para Procesamiento fino de formas especiales de diamante. Por ejemplo, el láser de pulso de femtosegundo puede producir una densidad de potencia extremadamente alta con una potencia promedio baja, lo que provoca que el enlace covalente CC en la red de diamante se disocia.

 

Problemas de eficiencia y costos: sin embargo, su eficiencia de procesamiento es baja y el alto costo y el costo de mantenimiento del láser de femtosegundo en sí limitan la promoción de métodos de procesamiento. En la actualidad, la mayor parte de la investigación sobre el procesamiento de diamantes con láser de femtosegundo permanece en la etapa de laboratorio. En comparación con los láseres de nanosegundos, el procesamiento con láser de femtosegundo tiene una mayor calidad de superficie, pero la tasa general de eliminación de material es menor. Por ejemplo, Han Yuan et al. calculó que la tasa de ablación de los láseres de femtosegundos es dos órdenes de magnitud menor que la de los láseres de microsegundos.

 

Finalmente

Los diferentes tipos de láseres tienen sus propias ventajas y desventajas en el procesamiento de diamantes. Los investigadores exploran constantemente, esforzándose por hacer que la tecnología láser desempeñe un papel más importante en el campo del procesamiento de diamantes y promover el desarrollo de industrias relacionadas.