POD技术赋能，引领超快激光玻璃加工进入高精度新时代

随着消费电子、汽车工业及医疗器械等前沿领域飞速发展，玻璃材料凭借其优异的光学透明度、耐腐蚀性和电绝缘性，已成为不可或缺的关键材料。从智能手机的精密盖板到车载交互显示屏，再到微流控芯片等尖端医疗器具，市场对玻璃切割、钻孔等精密加工的精度与效率要求正日益严苛。然而，玻璃固有的硬脆特性，传统机械加工方式极易导致崩边与微裂纹，已难以满足高端制造的需求。
在此背景下，以皮秒激光为代表的超快激光技术，因其独特的“冷加工”优势，成为行业公认的首选方案。但新的挑战随之而来：在追求更高效率的高速加工过程中，如何控制激光脉冲实现均匀的能量沉积，避免因点间距不均导致的加工缺陷，成为制约产品良率和加工极限的关键技术瓶颈。
一项名为POD（Pulse-on-Demand，按需脉冲控制）的创新技术，旨在从根本上解决这一问题。它通过确保皮秒激光在高速运动过程中的点间距绝对均匀，从根本上解决了因高速度变化导致的加工痕迹均匀性不一、精度下降等问题，显著改善了加工效果，推动超快玻璃加工迈向精度新高峰。
  

▲图1：精密加工后的玻璃组件

（一）精密加工的基石：点间距均匀性的决定性作用

超快激光微加工的本质，在于通过高精度运动控制系统，将一连串独立的激光脉冲聚焦于材料内部或表面，以实现材料的精确去除或内部改性。在此过程中，相邻激光脉冲在工件上的空间距离——即点间距（Point Spacing）——是决定最终加工质量的核心物理量。点间距的均匀性直接关系到能量沉积的均匀性，这是获得光滑切割边缘、抑制热损伤、并确保加工效果一致性的根本前提。
在高速、高动态的扫描过程中，维持点间距的绝对均匀，是一项极具挑战性的技术任务。为解决这一难题，超快激光脉冲的控制技术经历了三大关键发展阶段。
阶段一：异步固定频率模式（Asynchronous Fixed-Frequency Mode）
这是最基础的加工模式。激光器以一个恒定的重复频率连续输出脉冲，而运动平台则根据预设路径执行扫描任务。此时，点间距完全取决于振镜的实时扫描速度： 

由于运动平台在加工路径的拐角或曲线上必然存在加减速过程，恒定的和变化的直接导致了点间距的严重不均。在拐角或曲线处，速度降低导致脉冲过度堆积，引发过烧、崩边等热缺陷；在高速直线段，由于速度提升又会使点间距被拉大，可能造成切割不彻底。这种模式严重制约加工效率与质量的同步提升。
阶段二：位置同步输出（PSO）与外部触发
为了改善上述问题，业界引入了PSO（Position Synchronized Output）技术。其核心思想是让运动控制系统接管触发权。控制器会根据运动平台的实时位置，在达到预设的等间距点位时，向激光器发送一个外部触发信号（Trig）。
这种方式相比固定频率模式是一次巨大进步。然而，它也存在一个固有的技术瓶颈。标准的皮秒激光器内部由一个高频种子源决定其基础脉冲序列（例如，基频为 ）。当激光器接收到外部Trig信号后，它并不能立即产生一个新脉冲，而是只能在其内部时钟的下一个可用时间窗口“选通”或“拾取”一个已经放大后的脉冲进行输出。
这就引入了一个无法避免的时间抖动（Timing Jitter），其最大值约等于激光器内部脉冲基频的周期：

 例如，对于一个基频为50 kHz的激光器，这个时间抖动最大可达20 µs。这个时间上的不确定性，会直接转化为位置上的误差 ： 

在高速扫描下，这个位置误差会变得非常显著，导致点间距依然存在微观上的不均匀（甚至漏点），从而限制了加工精度的极限。
  

▲图2：PSO控制与触发技术对点间距的改善效果

阶段三：POD（按需脉冲控制）——终极解决方案
为了彻底消除PSO模式下的时间抖动，POD（按需脉冲控制）技术应运而生。这是一种革命性的控制方式，它从根本上改变了超快激光器的出光机制。
在POD模式下，超快激光器不再依赖于固定的内部时钟来“等待并选通”脉冲。相反，它能够对外部Trig信号做出直接、确定性的响应。当收到触发信号后，POD控制系统会直接驱动种子源和放大器，在极短且恒定的延迟时间（Constant Delay）内生成并输出一个全新的激光脉冲。
POD技术的关键优势在于：
1.绝对的时间精度：它消除了因等待内部时钟而产生的随机抖动。无论触发信号何时到达，激光器总是在一个固定的、可预测的纳秒级延迟后出光。这从根源上保证了点间距的绝对均匀性，实现了真正的“指哪打哪”。
2.能量的高度一致性：这是一个同样至关重要的特性。POD技术通过先进的内部控制逻辑，确保了无论触发频率如何动态变化（从几kHz到MHz），每一个按需发出的脉冲都具有高度稳定和一致的能量。这解决了传统激光器在变频工作时脉冲能量波动的难题，为工艺稳定性提供了坚实保障。
3.频率概念的颠覆：在POD模式下，激光器本身已无“重复频率”的概念。它变成了一个纯粹的事件驱动型光源，其出光行为完全由外部运动控制系统的位置指令决定（触发信号频率需小于等于激光器基频频率）。

▲图4：POD技术示意图——确保点间距均匀性

从异步固定频率到PSO的位置同步，再到POD的按需脉冲，脉冲控制技术的演进清晰地展示了行业对极致精度的不懈追求。POD技术通过提供确定性的出光延迟和稳定的脉冲能量，完美解决高速加工中的点间距均匀性问题，将超快激光的“冷加工”优势发挥到极致。
在玻璃切割、钻孔以及其他硬脆材料的微加工应用中，搭载POD技术的皮秒激光系统，不仅能够实现前所未有的轮廓精度和边缘质量，更能显著提升加工效率和生产良率。这项技术正成为高端精密制造领域的关键赋能者，为消费电子、半导体和医疗器械等行业的创新发展奠定根基。
搭载POD技术的超快激光加工系统，在玻璃材料的切割、打孔、表面改性等方面表现出卓越的性能提升：
1.极致的加工精度与表面质量： 通过确保点间距的均匀性，POD技术有效消除了高速加工中常见的“不规则微裂纹”、“毛刺”和“不完全分离”等缺陷。加工后的玻璃边缘光滑、崩边极小，表面质量显著提升，无需或仅需轻微后处理。
2.大幅提升加工效率： POD技术使得超快激光系统能够在更高的扫描速度下稳定运行，同时保持优异的加工质量。这意味着生产效率得到大幅提升，显著降低了单位产品的加工成本。
3.工艺的鲁棒性增强： 由于能量控制更为精确，加工的工艺窗口被显著拓宽，对参数变化的敏感度降低，使得生产过程更加稳定可靠，良率得到有效保障。
4.拓展应用范围： 凭借POD技术带来的高精度和高效率，超快激光在玻璃加工领域的应用范围将进一步拓展，例如：
o超薄玻璃切割： 实现无损、高品质切割，应用于柔性显示、智能穿戴设备。
o异形切割与打孔： 加工手机盖板、摄像头模组等复杂形状的玻璃部件。
o微流控芯片制造： 精密刻蚀微米级流道，应用于生物医疗领域。
o内雕与表面改性： 实现玻璃内部或表面复杂的图案刻蚀，增加产品附加值。
利用搭载POD技术的Topaz 1064-80红外皮秒激光器，在对2mm厚度的玻璃进行异形切割测试中，结果表现出众。
工艺参数如下：
激光频率：50kHz
控制模式：POD
点间距：10um
加工速度：500mm/S
通过高倍电子显微镜观察打点质量，无论是在运动的起始、匀速还是在减速阶段，点间距均表现出高度一致性。
  

▲图5：搭载POD技术的凯普林80W红外皮秒在玻璃上的打点质量

实际应用中，搭载我司POD技术的皮秒激光系统在玻璃切割、钻孔和表面织构化等应用中展现了突出优势。尤其是在智能手机盖板玻璃的异形切割、OLED显示屏的薄玻璃加工以及微流控芯片的精细刻槽等高端制造领域，POD技术已成为确保最终产品质量与性能的关键。
随着消费电子、新能源、半导体和高端医疗产业的持续扩张，行业对高性能玻璃组件的需求将不断攀升，超快激光加工技术无疑是满足这一需求的核心驱动力。而POD技术作为其中的关键一环，通过解决高速加工中的均匀性难题，将皮秒激光的潜力发挥到极致。
随着POD技术不断成熟和普及，超快激光玻璃加工将迎来一个全新时代。我们坚信，这项核心技术将赋能更精密、更高效、更具创新性的玻璃产品制造，为消费电子、光学、医疗等高科技产业的发展注入强劲动力。未来，我们将持续深耕超快激光技术，优化POD算法，为客户提供更先进、更稳定的玻璃加工解决方案，共同推动行业进步。