飛秒激光在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用

曹祥東

（武漢虹拓新技術(shù)有限責(zé)任公司董事長(zhǎng)）

一、什么是飛秒激光

飛秒激光被譽(yù)為“最亮的光”“最快的刀”“最準(zhǔn)的尺”，是脈沖時(shí)間極短、峰值功率極高的脈沖激光。

21世紀(jì)的極致科技是納米和飛秒技術(shù)， 一個(gè)對(duì)應(yīng)于空間尺度，一個(gè)對(duì)應(yīng)于時(shí)間尺度。正如愛(ài)因斯坦的相對(duì)論發(fā)現(xiàn)時(shí)空是關(guān)聯(lián)的，納米和飛秒也是密不可分的。飛秒，是一個(gè)時(shí)間尺度，1fs是10-15s，即一千萬(wàn)億分之一秒，大約是電子從一個(gè)原子運(yùn)動(dòng)到另一個(gè)原子的時(shí)間。

光在真空中的運(yùn)動(dòng)速度是300 nm/fs，微觀現(xiàn)象尤其是納米尺度下的物理現(xiàn)象基本上都是超快現(xiàn)象，如圖1所示。超快現(xiàn)象的研究是新材料、新工藝的基礎(chǔ)，對(duì)以微納科技為核心的現(xiàn)代制造業(yè)具有重要意義。各種微觀過(guò)程的時(shí)間尺度如圖1所示。

飛秒激光是指持續(xù)時(shí)間是飛秒范圍的脈沖式激光，如圖2 所示。飛秒激光的核心指標(biāo)及參數(shù)有中心波長(zhǎng)，峰值功率（Ppeak），脈沖寬度（ΔT），脈沖重復(fù)頻率（1/T），脈沖能量（E）和平均功率（Paverage）。這幾個(gè)參數(shù)不是完全獨(dú)立的，圖2中的公式給出了這幾個(gè)參數(shù)的關(guān)系。舉例來(lái)說(shuō)，一個(gè)平均功率1 W、重復(fù)頻率1 Hz、脈沖寬度是100 fs的飛秒激光的脈沖能量是1 J，峰值功率是10 TW，相當(dāng)于全球發(fā)電總功率。這個(gè)計(jì)算例子說(shuō)明了飛秒激光的一個(gè)核心特點(diǎn)，極低的能量可以產(chǎn)生極高的峰值功率，聚焦后的飛秒激光可以產(chǎn)生極高的光強(qiáng)，超過(guò)原子內(nèi)的電場(chǎng)強(qiáng)度，可以直接把物質(zhì)瞬間電離成等離子體。

以上描述的微觀現(xiàn)象基本上都是超快現(xiàn)象，伴隨著各種聲、光、電、磁、力學(xué)、化學(xué)、物理過(guò)程，飛秒激光脈沖極高的峰值功率這一特性使得飛秒激光具有其他激光不具備的特性。目前實(shí)驗(yàn)室能夠獲得的光強(qiáng)能夠在真空中直接產(chǎn)生正負(fù)電子對(duì)，足夠分解所有已知的原子，或產(chǎn)生激光熱核反應(yīng)。理論上飛秒激光能夠產(chǎn)生的光強(qiáng)沒(méi)有上限，在不遠(yuǎn)的將來(lái)有望取代投資巨大的回旋加速器。

飛秒激光技術(shù)已有40年的歷史，獲得了兩次諾貝爾獎(jiǎng)，是迄今為止精度最高的測(cè)量技術(shù)，能夠拍攝分子運(yùn)動(dòng)的最快成像技術(shù)，在物理學(xué)、化學(xué)、材料、生物醫(yī)學(xué)、光通信等科研領(lǐng)域中獲得了廣泛應(yīng)用。隨著飛秒激光技術(shù)的不斷成熟和發(fā)展，飛秒激光技術(shù)逐步走出高端科研實(shí)驗(yàn)室，走向高端工業(yè)應(yīng)用。圖3列出了飛秒激光在視力矯正、癌癥檢測(cè)、3D納米打印、芯片加工、顯示屏、柔性電子、引擎發(fā)動(dòng)機(jī)、集成電路修復(fù)、腦成像等戰(zhàn)略前沿領(lǐng)域的應(yīng)用情況，飛秒激光已成為未來(lái)先進(jìn)裝備、高端科學(xué)儀器不可或缺的支撐性技術(shù)。

二、飛秒激光的核心技術(shù)

（一）啁啾脈沖放大技術(shù)

由于飛秒激光的峰值功率非常高，無(wú)法直接對(duì)脈沖進(jìn)行放大，主流的技術(shù)方案是先將飛秒脈沖進(jìn)行展寬（如展寬到納秒量級(jí)），再對(duì)展寬后的脈沖進(jìn)行放大，最后對(duì)放大后的脈沖進(jìn)行壓縮，使其恢復(fù)到原來(lái)的飛秒量級(jí)，這就是啁啾脈沖放大技術(shù)（CPA）。典型的啁啾脈沖放大飛秒激光器結(jié)構(gòu)如圖4所示，其核心模塊包括鎖模振蕩器（種子源）、脈沖展寬器、功率放大器和脈沖壓縮器。

對(duì)應(yīng)的核心技術(shù)為：鎖模技術(shù)、放大技術(shù)、展寬壓縮技術(shù)。

（1）鎖模技術(shù)：主要包括主動(dòng)鎖模、被動(dòng)鎖模、同步鎖模及碰撞鎖模，其中常用的是主動(dòng)鎖模、被動(dòng)鎖模。主動(dòng)鎖模需要在激光腔內(nèi)加入調(diào)制器，控制復(fù)雜；被動(dòng)鎖模結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，只需要在腔內(nèi)加入一個(gè)吸收率和光強(qiáng)度相關(guān)的元件，選擇性地放大高強(qiáng)度的激光，常見(jiàn)的有：可飽和吸收體（SESAM）、非線性偏振旋轉(zhuǎn)（NPR）、克爾透鏡等。其中商業(yè)應(yīng)用最廣泛的可飽和吸收體（SESAM），已被德國(guó)BATOP公司壟斷。

（2）放大技術(shù)：按激光器增益介質(zhì)劃分，主要包括固體、液體和氣體三類。其中固體放大常用晶體棒、碟片、板條等，光纖激光器歸類為固體激光器，常用的增益介質(zhì)包括大模場(chǎng)雙包層摻雜光纖、光子晶體光纖等。

（3）展寬壓縮技術(shù)：常用的有色散光纖、光柵對(duì)、棱鏡對(duì)、光纖光柵、體光柵等。

（二）行業(yè)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

飛秒激光技術(shù)是目前的行業(yè)熱點(diǎn)，國(guó)內(nèi)外相關(guān)公司和機(jī)構(gòu)都在該領(lǐng)域加大研發(fā)投入，一些國(guó)際知名的飛秒激光器公司積極調(diào)整其產(chǎn)品戰(zhàn)略，加速布局超快激光應(yīng)用領(lǐng)域，通過(guò)并購(gòu)、重組、投資等方式獲得飛秒激光核心技術(shù)。只有掌握飛秒激光的核心技術(shù)，才能有生存的籌碼乃至制定行業(yè)規(guī)則的權(quán)利；沒(méi)有核心技術(shù)，則將全方面受制于人。

從技術(shù)發(fā)展和行業(yè)需求的角度來(lái)看，未來(lái)飛秒激光器將朝著更高平均功率、更大脈沖能量、更短脈寬、更多波長(zhǎng)選擇，以及更加智能化的方向發(fā)展。在2017年中德智能制造產(chǎn)業(yè)化合作峰會(huì)上，德國(guó)弗勞恩霍夫研究所所長(zhǎng)Reinhart Poprawe教授指出，飛秒激光技術(shù)是德國(guó)工業(yè)4.0計(jì)劃的核心技術(shù)之一，并制定了未來(lái)飛秒激光器的發(fā)展路線和里程碑。圖5展示了德國(guó)飛秒激光器的發(fā)展路線。

在“中國(guó)制造2025”國(guó)家戰(zhàn)略背景下，傳統(tǒng)制造業(yè)面臨深度轉(zhuǎn)型，無(wú)數(shù)新興行業(yè)在提升效率的同時(shí)，也將轉(zhuǎn)向附加值更高、技術(shù)壁壘更高的高端精密加工方向。而飛秒激光加工完全符合這一主旨，飛秒激光器及激光加工設(shè)備已經(jīng)在高端制造領(lǐng)域嶄露頭角，并將在更多的領(lǐng)域展現(xiàn)出全新的應(yīng)用前景。

飛秒激光器的應(yīng)用正在大規(guī)模地從科研領(lǐng)域拓展到工業(yè)制造領(lǐng)域，飛秒激光器的技術(shù)也隨著應(yīng)用的改變出現(xiàn)了三大新趨勢(shì)：一是以制造為核心的超快激光器，以大功率、大脈沖能量為主要指標(biāo)；二是以信息、精密測(cè)量為核心應(yīng)用的超小型化飛秒激光器；三是高效率、高穩(wěn)定性的光纖飛秒激光器。

武漢虹拓新技術(shù)有限責(zé)任公司是國(guó)內(nèi)最早從事光纖飛秒激光技術(shù)研發(fā)及應(yīng)用開(kāi)發(fā)的公司，經(jīng)過(guò)10年的研發(fā)，擁有了鎖模、非線性放大、封裝等核心技術(shù)，在超小型化、超大功率全光纖相干合束方面處于世界領(lǐng)先水平。虹拓公司的飛秒激光器產(chǎn)品如圖6所示。

三、飛秒激光應(yīng)用領(lǐng)域

由于飛秒激光具有極短的脈沖持續(xù)時(shí)間和極高的峰值功率，能直接作用于原子和電子，飛秒激光微加工過(guò)程熱影響極小，幾乎不對(duì)周邊材料造成損害，加工區(qū)域極其精確并具有高度可重復(fù)性。與長(zhǎng)脈沖激光（如納秒）相比，飛秒脈沖激光加工的邊緣極其整齊和精確，并能克服熱效應(yīng)所帶來(lái)的弊端，是一種真正的“冷”加工方式，被譽(yù)為“最快的刀”。飛秒激光的“冷加工”優(yōu)勢(shì)如圖7所示。

目前飛秒激光已廣泛應(yīng)用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)噴油嘴鉆孔、半導(dǎo)體晶圓切割、心血管支架切割、印刷電路板切割打孔、顯示器玻璃切割打孔、觸摸屏玻璃切割打孔等行業(yè)。作為目前關(guān)注的焦點(diǎn)之一，超快激光微加工技術(shù)的市場(chǎng)應(yīng)用范圍將逐漸擴(kuò)大，巨大的市場(chǎng)潛力將逐漸顯現(xiàn)出來(lái)。按應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行分類，飛秒激光應(yīng)用主要包括以下幾方面。

（一） 精細(xì)加工

主要用于各種材料的精細(xì)加工。

（1）脆性材料。飛秒激光在脆性材料加工方面的應(yīng)用如圖8所示。

（2）柔性材料。飛秒激光在柔性材料加工方面的應(yīng)用如圖9所示。

（二）生物醫(yī)療

主要用于眼科、牙科、癌癥診斷、醫(yī)學(xué)成像等方面。飛秒激光用于生物醫(yī)療如圖10所示。

（三）精密檢測(cè)

主要用于太赫茲、激光雷達(dá)、頻率梳等。

太赫茲（Terahertz，THz） 輻射是對(duì)位于某一個(gè)特定頻段電磁輻射的統(tǒng)稱，對(duì)應(yīng)的頻率在0.1～10 THz（1 THz=1012Hz）。近10年來(lái)，太赫茲技術(shù)的發(fā)展受到了世界各國(guó)的重視。太赫茲波在通信領(lǐng)域、成像領(lǐng)域、光譜分析領(lǐng)域中都具有很高的研究?jī)r(jià)值及廣泛的應(yīng)用前景。目前，無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的廣泛應(yīng)用已經(jīng)對(duì)其提出了更高的要求，對(duì)于復(fù)合材料檢測(cè)來(lái)說(shuō)，許多常規(guī)的無(wú)損檢測(cè)已經(jīng)無(wú)法滿足需求，并且常規(guī)檢測(cè)方式也有諸多的限制?；谔掌澆ㄗ陨硖攸c(diǎn)，其對(duì)目前應(yīng)用較多的復(fù)合材料有著良好的透過(guò)性及成像效果，所以太赫茲波可以在無(wú)損檢測(cè)領(lǐng)域發(fā)揮獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。太赫茲波在光譜上的位置如圖11所示。

20世紀(jì)80年代以前，由于技術(shù)的限制，太赫茲波段的頻譜利用率很低，這也限制了對(duì)其進(jìn)行深入研究，故只有極少量的太赫茲技術(shù)和寥寥無(wú)幾的應(yīng)用，技術(shù)的限制導(dǎo)致在光譜上形成了“太赫茲空隙”。在近20年中，主要是得益于超快光電子技術(shù)、低尺度半導(dǎo)體技術(shù)和飛秒激光的發(fā)展，研究者研發(fā)出了優(yōu)質(zhì)的太赫茲源及相關(guān)的太赫茲探測(cè)設(shè)備，這也為太赫茲科學(xué)和技術(shù)的高速發(fā)展提供了條件基礎(chǔ)。

太赫茲所處的波段使其具有多種獨(dú)特的性質(zhì)：（1）透視性。太赫茲輻射對(duì)于非極性的液體及多數(shù)介電材料都擁有很好的透過(guò)性，如普通的衣物、高分子復(fù)合材料、陶瓷等?；谔掌澆ǖ倪@一性質(zhì)，可以利用太赫茲波穿透類似的物體，而且可以對(duì)物體內(nèi)部進(jìn)行成像。（2）安全性。與X射線等穿透性射線相比，太赫茲光子的能量要低得多，不會(huì)引發(fā)電離反應(yīng)，因此對(duì)被測(cè)物體或人體更具安全性。（3）光譜分辨能力。太赫茲波段占據(jù)了較長(zhǎng)的頻率波段，在此波段許多分子會(huì)表現(xiàn)出非常強(qiáng)烈的色散和吸收特性，這就使得太赫茲波具有很強(qiáng)的光譜分辨能力。利用其對(duì)目標(biāo)物進(jìn)行成像時(shí)，系統(tǒng)可以分辨目標(biāo)物的幾何特性，甚至還能夠辨別出目標(biāo)物的結(jié)構(gòu)成分。

目前最常用的太赫茲產(chǎn)生及檢測(cè)手段是太赫茲時(shí)域光譜（Terahertz Time Domain Spectroscopy，THz-TDS）系統(tǒng)，其由飛秒激光器、太赫茲源、太赫茲探測(cè)器及延遲線組成。系統(tǒng)利用飛秒激光脈沖產(chǎn)生太赫茲脈沖，并探測(cè)被測(cè)樣品的透射波或反射波，然后通過(guò)傅里葉變換獲取探測(cè)信號(hào)的頻譜，進(jìn)而對(duì)測(cè)量樣品進(jìn)行鑒定。圖12即是透射式THz-TDS系統(tǒng)示意圖。

基于上述太赫茲波的性質(zhì)，THz-TDS可以應(yīng)用于無(wú)損檢測(cè)，即在不破壞待檢物完整性或者不影響待檢對(duì)象使用性能的基礎(chǔ)上，探測(cè)待檢物內(nèi)部存在的缺陷或者因待檢物整體結(jié)構(gòu)不正常而導(dǎo)致的相關(guān)物理變化，從而獲取待檢物的內(nèi)部信息，對(duì)被檢對(duì)象的性能進(jìn)行評(píng)判及改進(jìn)。在當(dāng)代，復(fù)合材料經(jīng)歷了重大變革，現(xiàn)已在航空、風(fēng)能、土木工程、海洋等多個(gè)領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，由于其高機(jī)械強(qiáng)度和低重量特性而成為金屬、塑料和陶瓷等傳統(tǒng)材料的替代品。然而，復(fù)合材料的制造是個(gè)復(fù)雜的多元過(guò)程，易產(chǎn)生多種類型的缺陷，使用過(guò)程中也會(huì)導(dǎo)致缺陷的產(chǎn)生，提供復(fù)合材料表面及內(nèi)部信息的有效且可靠的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)是非常必要的。太赫茲無(wú)損檢測(cè)技術(shù)起源于航天材料的檢測(cè)，2003年，“哥倫比亞”號(hào)事故后，太赫茲無(wú)損檢測(cè)首次被應(yīng)用于航天泡沫材料的檢測(cè)上，之后便被美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）廣泛應(yīng)用到航天飛機(jī)絕熱泡沫部分的檢測(cè)中。事實(shí)證明，太赫茲無(wú)損檢測(cè)在復(fù)合材料的檢測(cè)中具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，THz-TDS系統(tǒng)能夠在無(wú)損檢測(cè)領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。

四、虹拓公司飛秒激光應(yīng)用實(shí)例

（一）飛秒激光薄膜太陽(yáng)能電池加工裝備

鈣鈦礦薄膜太陽(yáng)能電池制造是光伏產(chǎn)業(yè)新的發(fā)展方向，具有取代現(xiàn)有晶硅太陽(yáng)能電池產(chǎn)業(yè)的潛力。圖13是虹拓公司新開(kāi)發(fā)的多波長(zhǎng)飛秒激光鈣鈦礦薄膜太陽(yáng)能電池精密加工裝備。

該設(shè)備由飛秒激光器系統(tǒng)、三維運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)、振鏡掃描系統(tǒng)和視覺(jué)定位識(shí)別系統(tǒng)組成，首次將飛秒激光加工技術(shù)引入鈣鈦礦薄膜太陽(yáng)能電池領(lǐng)域，具有如下突出優(yōu)點(diǎn)。

（1）“冷加工”的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。飛秒激光能在極短時(shí)間內(nèi)聚集高脈沖能量，形成極高的峰值功率，其加工方式是一種“冷加工”，不會(huì)對(duì)加工區(qū)域周邊材料產(chǎn)生熔化、開(kāi)裂、汽化或者其他有害熱效應(yīng)，加工效果和質(zhì)量極佳，能夠在極微小的作用區(qū)域?qū)饘?、玻璃、陶瓷、塑料、聚合物等各種類型的材料進(jìn)行穿孔、切割或表面蝕刻等精密微納尺寸加工，具有其他加工工具無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。

（2）提高電池有效面積。鈣鈦礦薄膜太陽(yáng)能電池過(guò)去一直采用印刷技術(shù)生產(chǎn)，受印刷精度的限制，組件的有效使用面積只有80%。飛秒激光技術(shù)能夠?qū)︹}鈦礦薄膜太陽(yáng)能電池中厚度僅為幾十納米的各功能層進(jìn)行選擇性剝離和去除，使組件的有效使用面積提高至95%以上。

（3）降低能耗和生產(chǎn)時(shí)間。使用飛秒激光技術(shù)可以有選擇性地只對(duì)所需要的功能層進(jìn)行加工，從而降低能耗和縮短生產(chǎn)時(shí)間。使用飛秒激光制造技術(shù)之后，鈣鈦礦薄膜太陽(yáng)能電池的生產(chǎn)能耗有望降低30%，生產(chǎn)周期由目前的數(shù)小時(shí)縮短至數(shù)十分鐘。

（4）集成多種加工功能。該設(shè)備可實(shí)現(xiàn)飛秒/皮秒加工模式切換，并具備多波長(zhǎng)切換功能，可擴(kuò)展到多種材料的加工應(yīng)用，如金屬、陶瓷、玻璃、塑料等材料的劃線、切割、打孔及復(fù)雜圖案化加工。

武漢理工大學(xué)的科研人員利用虹拓飛秒激光鈣鈦礦薄膜太陽(yáng)能電池精密加工設(shè)備，制成的5 cm×5 cm塑料基板柔性鈣鈦礦太陽(yáng)能電池組件，于2017年8月8日通過(guò)國(guó)家光伏質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心第三方認(rèn)證，獲得了組件轉(zhuǎn)換效率11.4%的結(jié)果，遠(yuǎn)超日本東芝公司于2017年9月25日宣布的5 cm×5 cm柔性鈣鈦礦太陽(yáng)能電池組件轉(zhuǎn)換效率10.5%的世界紀(jì)錄。

制備的10 cm×10 cm玻璃基板電池組件效率為13.98%，居國(guó)際同類產(chǎn)品第三方論證效率首位。圖14及圖15顯示的是電池樣品和加工效果，圖16顯示的是用飛秒激光在鋰電池材料表面形成三維微納結(jié)構(gòu)，大幅度提高表面潤(rùn)濕速度，降低晶刺形成，從而延長(zhǎng)鋰電池使用壽命。

（二）激光清洗機(jī)

超快激光清洗產(chǎn)品的產(chǎn)生是為了滿足工業(yè)激光清洗領(lǐng)域的重大需求，取代傳統(tǒng)清洗裝備，消除傳統(tǒng)清洗裝備帶來(lái)的高能耗、高污染、高成本等弊端。迎合國(guó)家綠色裝備制造的理念，將工業(yè)清洗裝備引入清潔及可持續(xù)發(fā)展制造技術(shù)領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)工業(yè)清洗裝備輕量化、精密化、綠色化。

與傳統(tǒng)的機(jī)械摩擦清洗、化學(xué)腐蝕清洗、液體固體強(qiáng)力沖擊清洗、高頻超聲清洗等傳統(tǒng)清洗方法相比，激光清洗具有明顯的優(yōu)點(diǎn)，如圖17所示。

（1）激光清洗是一種“綠色”的清洗方法，不需使用任何化學(xué)藥劑和清洗液，清洗下來(lái)的廢料基本上都是固體粉末，體積小，易于存放，可回收，可以輕易解決化學(xué)清洗帶來(lái)的環(huán)境污染問(wèn)題。

（2）傳統(tǒng)的清洗方法往往是接觸式清洗，對(duì)清洗物體表面有機(jī)械作用力，存在損傷物體的表面或者清洗的介質(zhì)附著于被清洗物體的表面無(wú)法去除，產(chǎn)生二次污染等問(wèn)題，激光清洗的無(wú)研磨和非接觸性使這些問(wèn)題迎刃而解。

（3）激光可以通過(guò)光纖傳輸，與機(jī)器手和機(jī)器人相配合，方便實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離操作，能清洗傳統(tǒng)方法不易達(dá)到的部位，在一些危險(xiǎn)的場(chǎng)所使用激光清洗設(shè)備可以確保人員的安全。

（4）激光清洗能夠清除各種材料表面的各種類型的污染物，達(dá)到常規(guī)清洗無(wú)法達(dá)到的清潔度，而且還可以在不損傷材料表面情況下有選擇性地清洗材料表面的污染物。

（5）激光清洗效率高，節(jié)省時(shí)間。

而超快激光更具有兩大優(yōu)勢(shì)：

（1）與連續(xù)激光和納秒激光相比，超快激光是“冷”激光，加工過(guò)程中幾乎沒(méi)有熱效應(yīng)。

（2）加工部位能獲得更“精細(xì)”的加工效果。

圖18及圖19是常見(jiàn)的兩種激光清洗機(jī)，手持式清洗機(jī)和機(jī)器人式清洗機(jī)，可在不同的場(chǎng)景應(yīng)用。

五、飛秒激光在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用

前面提到的飛秒激光的很多應(yīng)用都適用于航天航空領(lǐng)域，這里簡(jiǎn)要介紹一下幾個(gè)特別能夠體現(xiàn)飛秒激光特性在航空航天領(lǐng)域應(yīng)用的例子。

（一）引擎噴油嘴打孔

傳統(tǒng)的微孔加工多用電火花，但對(duì)于孔徑小于200 μm的微孔，電火花的加工精度受到限制。近幾年，德國(guó)開(kāi)發(fā)出了飛秒微孔加工技術(shù)，能夠精密加工100 μm以下的微孔。圖20展示了引擎噴油嘴打孔的情況。

（二）飛秒激光超滑表面加工

圖21是利用飛秒激光在氣缸內(nèi)壁加工微槽用于儲(chǔ)油，進(jìn)而大幅度降低摩擦力，延長(zhǎng)零部件的壽命,同時(shí)還可降低發(fā)熱、磨損及噪聲。

（三）發(fā)動(dòng)機(jī)葉片斜孔加工

飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)葉片有大量的斜孔，加工難度大，效率低下。用飛秒激光進(jìn)行斜孔加工也是近年各國(guó)大力投入研究的新型加工技術(shù)，圖22展示了一個(gè)經(jīng)激光斜孔加工后的發(fā)動(dòng)機(jī)葉片。

（四）航空濾網(wǎng)超快激光清洗

航空過(guò)濾片超快激光清洗效果達(dá)到新產(chǎn)品的90%的透過(guò)率，而傳統(tǒng)的超聲清洗只能達(dá)到60%的透過(guò)率，圖23展示了經(jīng)飛秒激光清洗的航空濾網(wǎng)。

六、總結(jié)與展望

沒(méi)有制造就沒(méi)有文明，沒(méi)有工具就沒(méi)有制造，飛秒激光是21世紀(jì)新型的制造工具，具有材料無(wú)關(guān)性、高精度（100 nm）、無(wú)需模具等三大制造特性，是數(shù)字光制造的核心技術(shù)。同時(shí)，該技術(shù)具備無(wú)接觸、無(wú)撞擊、一次加工到位的優(yōu)勢(shì)，是未來(lái)先進(jìn)制造的理想工具。目前世界各國(guó)紛紛大力投入研究新一代的面向先進(jìn)制造的飛秒激光技術(shù)，生產(chǎn)具有超大功率、超大脈沖能量，以及超高重復(fù)頻率的制造級(jí)飛秒激光器。有專家將飛秒激光技術(shù)稱之為“根技術(shù)”，因?yàn)樵摷夹g(shù)是能夠支撐大規(guī)模工業(yè)體系“根產(chǎn)業(yè)”的顛覆性技術(shù)。搶占核心制造技術(shù)的制高點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)“換道超車”，飛秒激光技術(shù)前景廣闊。