隨著制造業(yè)繼續(xù)向全過程自動化發(fā)展的全球趨勢，激光器正在改變一些傳統(tǒng)加工方式的價值主張，如包裝行業(yè)中材料的刀切和沖壓。正在驅(qū)動一場從“傳統(tǒng)的固定尺寸的紙箱包裝方式”到柔性包裝的變革。所謂柔性包裝，即使用新型塑料材料，并且現(xiàn)場創(chuàng)建，能完全符合特定貨物的需求。
CO2 激光器被認為是通過激光生成等離子體（LPP）產(chǎn)生極紫外（EUV）輻射的最佳工具。這種 13.5nm 的 EUV
光是通過蒸發(fā)錫的熔融液滴產(chǎn)生的。針對這項應(yīng)用也測試了 Nd:YAG
等其他激光器，結(jié)果表明它們在產(chǎn)生更高速、高質(zhì)量等離子體屬性的光學(xué)薄羽流方面，效率更低，這是因為錫對 CO2 激光器照射具有更高的反射率。
為了產(chǎn)生 EUV 光，CO2 激光器需要提供一連串波長 10.6μm、光學(xué)質(zhì)量近乎完美、高速且完全相同的脈沖，具有半導(dǎo)體行業(yè)所要求的清潔度、精確度和可重復(fù)性。
為了滿足這些嚴格的要求，用于EUV 的 CO2 激光器從原材料處理到最終測試的所有工序，都完全在 ISO Class 7 級別的潔凈室內(nèi)進行。每臺激光器都通過 12 小時的連續(xù)開機測試，完全符合測試規(guī)格，因為任何偏差都可能導(dǎo)致數(shù)千枚半導(dǎo)體芯片的失敗。
糾正LIGO光學(xué)元件畸變
在與激光干涉引力波天文臺（LIGO）引力波探測機構(gòu)長達十幾年的項目合作中，我們提供了關(guān)鍵技術(shù)來協(xié)助驗證引力波的存在。雖然愛因斯坦在很早之前就已經(jīng)預(yù)測了引力波的存在，但它們的理論信號太小，以至于他懷疑是否能建立具備足夠高靈敏度的裝置，進而探測到如此微小的宇宙雜音。
LIGO 的科學(xué)家遇到了一個非常特殊的問題。任何光子被干涉儀光學(xué)器件吸收，即便是三百三十萬分之一，都會使光學(xué)元件畸變，并且產(chǎn)生的熱噪聲足以覆蓋他們需要探測的信號。雖然LIGO 設(shè)計的光學(xué)器件已經(jīng)考慮到了熱畸變因素，但在探測時，他們需要實時的微調(diào)來匹配主光束的功率和每個光學(xué)器件的個體差異。
CO2 激光器是微調(diào)光學(xué)元件的合理方案，因為其光束可以被 LIGO 光學(xué)元件高度吸收，并且能提供很高的光譜純度和功率穩(wěn)定性。如果沒有這些，他們的測量系統(tǒng)會增加很多噪聲。
為滿足 LIGO 精確的專用需求，我們開發(fā)了單波長穩(wěn)定的CO2 激光器，適用于實時自適應(yīng)系統(tǒng)中的精密控制回路，可以精確補償主工作光束熱效應(yīng)造成的光學(xué)元件畸變。當(dāng)熱畸變補償不足時，CO2 激光器光束整形為環(huán)狀提供額外補償（過熱糾正）；當(dāng)補償過度時， CO2 激光器光束整形為在光學(xué)元件中心像盤子樣的圓斑，來削弱補償（欠熱糾正）。
牙科手術(shù)
最近，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)人類硬組織（骨頭和牙齒）對 9.3~9.6μm的光具有很強的吸收能力。研究表明，CO2 激光器是唯一能適用于口腔硬組織和軟組織處理、并且還能預(yù)防齲齒的激光器。
雖然其他波長，如2.94μm 也能處理軟組織和硬組織，但是只有CO2 激光器能在 9.3μm 和 9.6μm 波長提供額外的齲齒預(yù)防和清除功能。加州大學(xué)舊金山分校牙科學(xué)院院長John Featherstone 教授，將這一發(fā)現(xiàn)稱為激光牙科新時代的曙光。
脈沖能量幾毫焦、脈沖寬度5~20μs 且能數(shù)千小時可靠運行的 CO2
激光器，非常適合醫(yī)療點牙科手術(shù)和牙科治療。雖然這項技術(shù)還遠未被大規(guī)模采用，但是基于 9.3μm 脈沖 CO2激光器的商業(yè)牙科設(shè)備，現(xiàn)在已經(jīng)上市用于牙科硬組織和軟組織治療。
加工新材料
隨著制造業(yè)繼續(xù)向全過程自動化發(fā)展的全球趨勢，激光器正在改變一些傳統(tǒng)加工方式的價值主張，如包裝行業(yè)中材料的刀切和沖壓。亞馬遜等一些公司，正在驅(qū)動一場從“傳統(tǒng)的固定尺寸的紙箱包裝方式”到柔性包裝的變革。所謂柔性包裝，即使用新型塑料材料，并且現(xiàn)場創(chuàng)建，能完全符合特定貨物的需求。
這種新型柔性包裝重量更輕，并能安全地生物降解，既降低了運輸和包裝的成本，又減少了對環(huán)境的污染，這是亞馬遜未來重要的績效指標(biāo)。這種轉(zhuǎn)變能夠?qū)崿F(xiàn)，是因為激光與刀具不同，它們不會變鈍，并且能提供遠超過機械系統(tǒng)的可重復(fù)性和精確性。
新型多層塑料在 CO2 光譜范圍內(nèi)某個特殊譜線處，具有很強的吸收峰，或者在切割過程中，塑料層一層層移動時，要求激光器的波長能隨之變化。代替大型切割系統(tǒng)需要一個激光器陣列來實現(xiàn)消融，且?guī)缀醪划a(chǎn)生熱影響區(qū)，同時能以每秒移動數(shù)百英尺來切割很大的幅面。滿足這種特殊應(yīng)用的激光器，需要在單個譜線上具有很高精度，峰值功率與平均功率比值大于 100:1 甚至更高，而且脈沖頻率非常高（>10kHz）。
傳統(tǒng)上，如此高的峰值功率和重復(fù)頻率需要 Q 開關(guān)或其他外在調(diào)制技術(shù)，這對要求成本效益的包裝行業(yè)大規(guī)模部署而言，過于昂貴。相比之下，我們正在開發(fā)的 CO2 激光器體積小巧，無需外部調(diào)制就能獲得上千瓦的峰值功率，能很好地滿足包裝行業(yè)的需求。實際上，制造、醫(yī)療和材料科學(xué)領(lǐng)域的最新趨勢，都在推動 CO2激光器從過去半個世紀以來的“按瓦論價”的價值主張，演進到“以客戶為中心、量身定制”的新時代。
