在用激光进行材料微加工时存在两种去除方式，第一种是光热作用，将具有高能量的激光作为热源，迅速加热材料并使之气化，以达到移除材料的目的；第二种是光化学作用，激光具有很高的峰值能量足以在接触材料的瞬间就能够破坏材料的分子键，实现材料还未积累热量就被去除，是一种“冷”加工过程。相较于纳秒激光器，皮秒激光器具有脉冲宽度更短，峰值功率更高等特点，特别是脉冲宽度在10ps左右时，利用这种超快激光脉冲可以实现非常理想的激光“冷”加工效果。皮秒紫外激光的波长更短，光子能量更高，因此利用皮秒紫外可以得到更小的加工尺寸，更高的加工精度。
皮秒紫外激光是在皮秒红外的基础上利用非线性光学晶体的和频技术得到的，如图1所示：
图1
功率很低的皮秒种子源（pico seed）通过高效放大器（amplifier）得到高功率的皮秒红外激光，再依次通过倍频晶体（shg）,和频晶体（thg），最终得到高功率皮秒紫外输出。
小信号近似的情况下，由基频光与倍频光和频参数的三倍频紫外光强度可表示为
式中d为倍频系数，l是三倍频晶体长度， p1p2为基频光和倍频光功率，a是是三倍频上光斑面积，
是三倍频晶体相位匹配因子。通过这个公式可以看出uv出光效率由基频光（ir 1064nm），倍频晶体，和频晶体以及相位匹配等多方面因素综合决定，因此要得到高功率稳定输出的皮秒紫外激光具有很高的技术难度。
贝林激光在经过了长期大量的实验测试之后，在2017年底开发出了输出功率10w~30w的皮秒紫外激光器（amber uv-10~30），其从红外到紫外的光光转化效率高可达50%。
目前皮秒紫外激光在有机聚合物薄膜和金属薄膜加工方面有着非常长明显得优势，其大部分应用的热影响区域都可以控制在20μm以内。通过以下几个加工实例我们可以初步看出皮秒紫外加工效果。
1、cvl是印刷电路板保护膜，皮秒uv和纳秒uv在切割cvl时区别（如下表）
cvl采用纳秒紫外激光切割后，热影响区较大，黑色碳粉尘较多，需要擦拭。
cvl采用皮秒紫外激光切割后，热影响区小，气化挥发，无需擦拭。
2、cop(cyclic olefin polymer,环烯烃聚合物)是一种光学塑料。适用于制作透镜、液晶显示导光板（lgp, light guiding plate）以及光学薄膜等。利用皮秒紫外切割效果如图2，其热影响区域仅为12μm。
图2
3、pe薄膜，即聚乙烯薄膜，利用纳秒紫外和皮秒紫外进行切割打孔对比。如下图3和图4所示，图3为纳秒紫外效果，加工热影响区域明显；图4位皮秒紫外激光效果，边缘齐整，热影响区域很小。
图3 图4
4、在金属薄膜材料方面，利用皮秒紫外可以更加令人满意的加工效果。如图5和图6，分别是在铜箔和铝箔上加工直径约为100μm微孔，可以看出圆孔边缘光滑，几乎没有热效应影响。
图5
图6
随着技术不断成熟完善，我们有理由相信皮秒紫外激光器作为一把“利器”必将为材料微加工带来更进一步提高；我们贝林激光也会继续深耕在皮秒紫外激光器的研发领域，助力中国智造！
