CN117206692A - 一种层合材料激光选材刻除方法及激光加工装备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种层合材料激光选材刻除方法及激光加工装备。激光选材刻除方法包括：利用脉冲的时域整形手段，将处于本征状态的超快激光近红外单脉冲序列中的单脉冲，在保持总能量不变的前提下，对其时域进行展宽；利用激光的频域整形手段，将展宽后的光束进行波长变换；利用波长变换后的光束并聚焦，对待加工层合材料，分别测定在等效脉冲数N时的电介质材料去除能量阈值F_{th_1}和导电材料的去除能量阈值F_{th_2}；在待加工层合材料的导电层一侧施加激光脉冲，用大于F_{th_2}且小于F_{th_1}的脉冲能量，使用等效脉冲数为N的加工参数，选区加工导电层深度至导电材料膜‑电介质界面处。实现精密选区去除导电层材料而无伤电介质层。

Description

一种层合材料激光选材刻除方法及激光加工装备

技术领域

本申请涉及超快激光加工的技术领域，特别是一种层合材料激光选材刻除方法及激光加工装备。

背景技术

将电介质绝缘体材料和导电材料通过有机组合形成的层合式材料构型，一般具有特殊的力学、热学或电学性能，因此广泛用于航空航天、电子、武器装备等领域的高承载、电磁功能载荷产品。柔性薄膜天线所用的导电膜-电介质层等材料，即是典型的层合式材料构型，通过选择性去除材料中某一组分，可以满足材料所在产品电磁功能结构制造。例如，通过选择性刻除导电膜-电介质层表面的导电膜，形成电气互联与电磁感应感应、超级电容等作用的电磁功能图案结构，可用于构建大型柔性薄膜天线、共形电线，支撑高分辨率遥感、大容量/强抗干扰通信等重大需求。

激光制造因其柔性、高效、精度等方面的优势，是构建电介质材料表面金属化图案的理想手段，也是纤维增强树脂复合材料表面选择性去除树脂的有利手段。但由于这类层合式材料构型中电介质缘体材料与导电材料两种材料迥异的光学、电学、热学性质，加之两种材料在界面处交织混杂的特性，使得激光加工难以精密选择性去除某一组分层而不损伤另一组分层。例如，为了使天线产品电介质基底能与其表面的金属膜层具有良好的结合强度，一般需要通过相关处理，使电介质基底和金属膜在界面处形成良好的物理钩嵌，以满足金属膜在冷热交变的环境下不脱落或分层。这些嵌入电介质基底的金属膜锚点，无疑进一步加大了选择性去净金属材质而无伤电介质基底的难度。现有方法一般采用纳秒红外或紫外激光等短脉冲激光、红外超快激光等本征波长超快激光，对电介质表面的金属图案进行选择性刻蚀，以形成电磁图案。对于纳秒激光，由于脉冲持续时间较长导致热扩散等不利效应突出，极易导致电介质基底表面的金属膜层热脱粘；对于近红外飞秒等处于本征波长的超快激光，虽因脉冲持续时间极端导致热扩散等效应极不明显，但因为金属材料对于本征波段超快激光的近红外波长吸收率很低的特点，导致金属膜材料去除能量阈值很高，难以形成金属膜加工阈值远低于电介质材料加工阈值的易加工局面，导致刻蚀金属膜深度至金属-电介质界面时，极易损伤电介质材料。这些传统方法导致的产品力学性能问题和金属图案结合强度问题较为突出。

因此，急需发展一种既能精密选择性去除层合构型材料中某一层材料，又不损伤另一层材料的激光选材加工方法。

发明内容

本申请针对目前现有技术中，激光加工难以精密选择性刻蚀净层合材料中某一组分且不损伤另一层材料组分的问题，提供一种通过对激光刀时域和频域特性协同整形，以克服上述困难的激光加工方法。

第一方面，提供了一种层合材料激光选材刻除方法，包括：

利用脉冲的时域整形手段，将处于本征状态的超快激光近红外单脉冲序列中的每个持续时间为t₀的单脉冲，在保持总能量不变的前提下，对其时域进行展宽，且使展宽后的总持续时间为t_p，t_p>t₀；

利用激光的频域整形手段，将展宽后的光束进行波长变换，使其中心波长为λ；

利用波长变换后的光束并聚焦，对待加工层合材料，分别测定在等效脉冲数N时的电介质材料去除能量阈值F_{th_1}和导电材料的去除能量阈值F_{th_2}，待加工层合材料为电介质层-导电层复合构型材料；

在待加工层合材料的导电层一侧施加激光脉冲，用大于F_{th_2}且小于F_{th_1}的脉冲能量，使用等效脉冲数为N的加工参数，选区加工导电层深度至导电材料膜-电介质界面处。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，电介质层的材质为：25℃室温下电导率不大于10^-11S/m的单组分材料或复合材料，导电层为总厚度在0.2μm～200μm的金属或类金属膜层，膜材质包括铜及其合金、金及其合金、铝及其合金、银及其合金、镍及其合金、铂及其合金、铬及其合金，以及由这些金属及其合金的不同种类间两两复合而成的金属膜、石墨化碳。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，被加工材料为镀铜聚酰亚胺膜，镀铜主体层厚为2.0μm；在镀铜以前，聚酰亚胺膜表面经过等离子体处理以粗化表面，使得在铜膜下面有0.5μm～1μm的突触嵌入聚酰亚胺膜内。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，超快激光近红外单脉冲序列的激光中心波长在780nm～2000nm，单个脉冲的持续时间t₀以半高全宽计为5fs～2000fs区间的取值。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，展宽后的总持续时间t_p取值范围为2.0ps～1000ps，展宽后总持续时间为t_p的脉冲包括以下任一形式：含有≥2个数量的子脉冲且从第一个子脉冲开始到最后一个子脉冲结束时总持续时间为t_p，仅含有一个脉冲且其持续时间以半高全宽计为t_p的情形。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，光束进行波长变换后的中心波长λ取值区间为650nm～430nm。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，聚焦光斑为椭圆或正圆高斯光斑时，等效脉冲数N满足：

其中，为沿着光束与工件相对运动速度方向的等效脉冲数，d_x为聚焦椭圆光斑在该方向的特征直径，以从光斑中心算起光强衰减为光斑中心的1/e²所需的2倍延展计量该直径；/>为垂直于光束与工件相对运动方向的等效脉冲数，d_y为聚焦椭圆光斑在该方向的特征尺寸，以从光斑中心算起光强衰减为光斑中心的1/e²所需的2倍延展计量该直径；v为光束相对于工件的运动速度，f为总持续时间为t_p的每个时域包络与时域包络之间的时间重复频率，L为平行于速度v方向的相邻填充轨迹间的距离。特别地，当L＝0，即无相邻填充轨迹而仅有1条沿着速度v方向的加工轨迹时，N_y＝1；当d_x＝d_y时表示聚焦光束为正圆的高斯光束。

第二方面，提供了一种层合材料激光选材刻除产品，所述产品通过如上述第一方面中的任意一种实现方式中所述的制备得到。

第三方面，提供了一种激光加工装备，所述激光加工装备用于执行如上述第一方面中的任意一种实现方式中所述的方法。

结合第三方面，在第三方面的某些实现方式中，所述激光加工装备包括：超快激光源、时域展宽模块、波长压缩模块、加工头系统、承载与运动系统；

时域展宽模块用于对超快激光源发出的激光进行时域整形，使得在保持总能量不变的前提下，对每个持续时间为t₀的单脉冲在时域上进行展宽，且使展宽后的时域包络总持续时间为t_p，t_p>t₀；

波长压缩模块可以用于对激光进行波长压缩，使波长变换后的中心波长λ取值满足要求；

承载与运动系统用于设置待加工层合样件；

加工头系统作用于将波长压缩模块输出的激光作用于待加工层合样件。

与现有技术相比，本申请提供的方案至少包括以下有益技术效果：

(1)本发明提供的一种层合材料激光选材刻除方法及激光加工装备，是一种利用超快激光刀时域和频域协同整形调控材料去除能量阈值的方法。将处于本征状态的超快激光脉冲，即频域特性为近红外波段、时域特性为单脉冲序列的激光，变换为更短波段且时域等效时长更大的激光能量，可实现电介质层去除能量阈值升高的同时，降低导电层去除能量阈值。这是因为，层合材料中导电层材料的光吸收机理为线性吸收，当脉冲的总持续时间t_p在几十个皮秒以下时，去除阈值对t_p的变化不敏感，即将超快单脉冲展宽为持续时间更长的单脉冲，或总持续时间在几十个皮秒以下的超快脉冲序列波包时，导电层材料去除阈值几乎不发生变化。但对光吸收机理为非线性吸收的电介质材料，则会因为时域展宽而导致去除阈值能量飙升。与此同时，光波长的适当压缩，能大幅降低导电层材料光反射率从而大幅降低导电层材料的去除能量阈值，且同时仅小改变电介层材料的去除能量阈值。综上，利用超快激光刀时域和频域协同整形，可实现导电层材料去除阈值远低于电介质层材料的效果，这为精密选区去除导电层材料而无伤电介质层提供了基础。

(2)本发明提供的一种层合材料激光选材刻除方法及激光加工装备，是一种高效能的异质层合材料选区加工方法。虽然将近红外超快激光通过光学手段变换得到更短波长，是以牺牲一部分激光可用功率为代价，但这并意味着降低了层合材料激光选材加工的效率。这是因为光波长的适当压缩，能大幅提升导电层材料光吸收率从而大幅降低导电层材料的去除能量阈值，即光能利用率的大幅提升足以抵偿因压缩波长带来的可用功率的损失。因此，本方法又是一种提升加工效率的方法。

(3)本发明提供的一种层合材料激光选材刻除方法及激光加工装备，可通过强色散透明介质、薄膜分束器、光栅等简单或成熟模块实现脉冲的时域展宽，而波长的压缩通过倍频晶体式压缩即可满足所针对的多数材料，具有成本低、方法简单且灵活的特征。同时，权利要求6中计算等效脉冲数的方法简单、可靠。因此，本发明具有成本低、简单可靠的特点。

附图说明

图1为本发明的一种层合材料激光选材刻除方法及激光加工装备示意图。

图2为本发明的一种层合材料激光选材刻除方法流程说明。

图3为采用本发明后选择性刻除覆铜聚酰亚胺层合结构上铜膜效果的光学显微镜图。

图4为采用传统超快激光对覆铜聚酰亚胺层合结构上铜图线进行区域性刻除的效果。

标号说明：1-超快激光源、2-时域展宽模块、3-波长压缩模块、4-加工头系统、5-待加工层合样件、6-承载与运动系统。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本申请作进一步详细的描述。

图1示出了本申请实施例提供的一种层合材料激光加工装备示意图。激光加工装备可以包括超快激光源1、时域展宽模块2、波长压缩模块3、加工头系统4、承载与运动系统6。时域展宽模块2可以对超快激光源1发出的激光进行时域整形，用于在保持总能量不变的前提下，对每个持续时间为t₀的单脉冲在时域上进行展宽，且使展宽后的时域包络总持续时间为t_p，t_p>t₀。波长压缩模块3可以用于对激光进行波长压缩，使波长变换后的中心波长λ取值满足要求。待加工层合样件5可以设置于承载与运动系统6。波长压缩模块3输出的激光可以加工头系统4作用于待加工层合样件5，实现层合材料激光加工。

图2示出了本申请实施例提供的一种层合材料激光选材刻除方法的示意性流程图。

步骤1：利用脉冲的时域整形手段，将处于本征状态的超快激光近红外单脉冲序列中的每个持续时间为t₀的单脉冲，在保持总能量不变的前提下，对其时域进行展宽，且使展宽后的总持续时间为t_p，t_p>t₀。

具体地，打开激光加工装备的超快激光源1，调整加工系统各元件的相对位置和姿态。使超快激光源1发出的脉冲通过时域整形后，原本的单脉冲序列中的每个单脉冲被展宽，并被输入到波长压缩模块3。

展宽后的时域包络可以包括一个或多个子脉冲。相邻两个时域包络的间隔时长可以对应时间重复频率f。相邻两个时域包络的间隔时长例如可以是μm级。在时域包络包括多个子脉冲的情况下，相邻两个子脉冲的间隔时长的数量级例如可以为fs级或ps级。相邻两个子脉冲的间隔时长可以是相邻两个子脉冲的峰值的间隔时长。

总持续时间为t_p的取值可以与脉宽展开的形态有关。脉宽展开的形态例如可以包括递增包络、递减包络和多胞胎包络。递增包络可以指包络中多个子脉冲在时域上能量逐渐增强。递减包络可以指包络中多个子脉冲在时域上能量逐渐递减。多胞胎包络可以指包络中多个子脉冲在时域上能量大体相同。在一些实施例中，对于递减包络，展宽后脉冲的总持续时间为t_p可以趋向于靠近较大的总持续时间为t_p端值；对于多胞胎包络，展宽后脉冲的总持续时间为t_p可以趋向于可以趋向于靠近较小的总持续时间为t_p端值。

在一些实施例中，步骤1中超快激光近红外单脉冲序列的激光中心波长在780nm～2000nm，单个脉冲的持续时间t₀以半高全宽计为5fs～2000fs区间的取值。

在一些实施例中，步骤1中展宽后的总持续时间t_p取值范围为2.0ps～1000ps，例如为2.0ps～20ps。展宽后总持续时间为t_p的脉冲包括以下形式：含有≥2个数量的子脉冲且从第一个子脉冲开始到最后一个子脉冲结束时总持续时间为t_p，仅含有一个脉冲且其持续时间以半高全宽计为t_p的情形。

步骤2：利用激光的频域整形手段，将步骤1产生的光束进行波长变换，使其中心波长为λ。

具体地，波长压缩模块3可以用于对对激光进行波长压缩，使波长变换后的中心波长λ取值满足要求。

在一些实施例中，步骤2中光束进行波长变换后的中心波长λ取值区间为650nm～430nm。

步骤3：利用步骤2产生的光束并聚焦，对待加工的电介质层-导电层复合构型材料，分别测定在等效脉冲数N时的电介质材料去除能量阈值F_{th_1}和导电材料的去除能量阈值F_{th_2}。

具体地，将步骤2产生的光束导入聚光镜，对于待加工的“电介质层体-导电层”型复合材料，根据光束相对于工件的运动速度v、脉冲的时间重复频率f、光斑直径等信息，计算每个光斑点位上的等效脉冲数N，并采用面积外延法测定在此等效脉冲数N下的电介质材料的去除能量阈值F_{th_1}、导电层材料的去除能量阈值F_{th_2}。

在一些实施例中，当步骤3中的聚焦光斑为椭圆或正圆高斯光斑时，等效脉冲数N按以下公式估算：

其中，为沿着光束与工件相对运动速度方向的等效脉冲数，d_x为聚焦椭圆光斑在该方向的特征直径，以从光斑中心算起光强衰减为光斑中心的1/e²所需的2倍延展计量该直径；/>为垂直于光束与工件相对运动方向的等效脉冲数，d_y为聚焦椭圆光斑在该方向的特征尺寸，以从光斑中心算起光强衰减为光斑中心的1/e²所需的2倍延展计量该直径；v为光束相对于工件的运动速度，f为总持续时间为t_p的每个时域包络与包络之间的时间重复频率，L为平行于速度v方向的相邻填充轨迹间的距离。特别地，当L＝0，即无相邻填充轨迹而仅有1条沿着速度v方向的加工轨迹时，N_y＝1；当d_x＝d_y时表示聚焦光束为正圆的高斯光束。

当步骤3中的聚焦光斑为其他形式的光斑时，按照领域约定俗成算法估算等效脉冲数N。

步骤4：在待加工层合材料的导电层一侧施加激光脉冲，用大于F_{th_2}且小于F_{th_1}的脉冲能量，使用等效脉冲数为N的加工参数，选区加工导电层深度至导电材料膜-电介质界面处。

待加工层合材料为由电介质层与导电层复合而成的材料。在一些实施例中，电介质层的材质为：25℃室温下电导率不大于10^-11S/m的单组分材料或复合材料，导电层为总厚度在0.2μm～200μm的金属或类金属膜层，膜材质包括铜及其合金、金及其合金、铝及其合金、银及其合金、镍及其合金、铂及其合金、铬及其合金，以及由这些金属(含其合金)不同种类间两两复合而成的金属膜、石墨化碳。

在一个实施例中，被加工材料为镀铜聚酰亚胺膜。聚酰亚胺材质为25℃室温电导率不大于10^-11S/m的绝缘材料。镀铜主体层厚为2.0μm，性质接近纯铜。同时为了保证铜层与聚酰亚胺膜之间的强结合性，在镀铜以前对聚酰亚胺膜表面进行了等离子体处理以粗化表面，这使得在主体厚度为2.0μm的铜膜下面，有0.5μm～1μm的突触嵌入聚酰亚胺膜内，这些突触源于被粗化的聚酰亚胺表面粗糙度微凹坑为铜镀层预留下的坑位。

下面以一个具体的例子，阐述本申请实施例提供的一种层合材料激光选材刻除方法。

激光器出光的中心波长为1030nm，可产生单个脉冲持续时间为300fs、脉冲频率为0.1MHz～2MHz可调的单脉冲序列，最大单脉冲能量为1mJ。所用加工系统反射镜、透射镜均为可适配1030nm及其倍频后的515nm波长的双波长光学镜片。

首先，对激光器发出的光脉冲进行时域展宽式整形。图1所示的时域展宽模块2，为自制的多膜干涉原理的时域整形模块，可将原来每个脉冲持续时间为300fs的单脉冲，在时间轴上裂解为两两相隔1.0ps、能量比约为4：2：1：0.5、每个子脉冲持续时间为500fs左右的四子脉冲包络，因此每个四脉冲包络的总持续时间t_p≈3.5ps。这满足权利要求4中所限定的展宽后总持续时间的范围。

其次，对激光进行波长压缩。将上一步输入的光束导向图1所示的波长压缩模块3，该模块为可将1030nm波长激光倍频为515nm的模块。这满足权利要求5中所限定的激光波长范围。

再次，将上一步输入的515nm的绿光导入扫描振镜加工头，并使其具备加工状态。考虑的参数为：光束相对于被加工材料的运动速度v＝2m/s、脉冲的时间重复频率f＝1.0MHz、接近正圆的聚焦光斑直径d_x≈d_y＝15μm(“1/e²”型光斑直径定义)、相邻填充轨迹间的直线距离L＝2μm，根据权利要求6中的计算公式，即可得N≈22个。利用著名的面积外延法，针对所用的聚酰亚胺膜和铜材，测得其在22个等效脉冲作用下的材料去除能量阈值分别为F_{th_1}＝0.15J/cm²和F_{th_2}＝1.0J/cm²。

最后，将被加工的镀铜聚酰亚胺膜工件，以铜膜一侧迎接正入射激光脉冲，用0.5J/cm²的脉冲能量进行加工，所用其他加工参数，如光束扫描速度v、脉冲的时间重复频率f、填充间距L和光斑直径，仍然同上一步。当对铜膜区域往复进行50遍刻蚀后，发现铜膜层可被比较干净的刻除，同时聚酰亚胺膜层无损伤，见图3。增加20遍同参数往复刻蚀后，聚酰亚胺膜依然无明显改变，未出现烧蚀、黑化等现象。

作为对比，撤掉图1中的时域展宽模块2和波长压缩模块3，即仅使用本征时域及频域特性的飞秒激光(即中心波长为1030nm、单个脉冲持续时间为300fs的近红外飞秒单脉冲序列)，对同样的材料进行类似的试验，依然考虑等效脉冲为22个、脉冲重复频率为f＝1.0MHz的情形，且考虑了若干个脉冲能量通量不同的情形——从1.5J/cm²到3.0J/cm²不等。发现尚未刻蚀到铜与聚酰亚胺界面时，即已发生明显的聚酰亚胺膜被烧焦的现象，见图4。经测定两种材料的去除能量阈值，发现此时铜为F_{th_1}＝1.6J/cm²，而聚酰亚胺为F_{th_2}＝0.8J/cm²。可见，与前述试验中采用激光刀时域和频域协同整形得到的F_{th_1}＝0.15J/cm²且F_{th_2}＝1.0J/cm²的情况相比，采用非时域和频域协同整形(即仅采用激光器的本征出光特性)时，铜的去除阈值会很高，是激光刀时域和频域协同整形后的1.6J·cm^-2/0.15J·cm^-2＝10.7倍，而聚酰亚胺的去除阈值则没有明显变化。

表1

因此，将传统形式的超快激光进行时域和频域的协同整形后，原本“铜阈值高而聚酰亚胺阈值低”的局面将会反转，变成“聚酰亚胺阈值高而铜阈值低”的有利局面，极易实现选择性刻除铜而不伤聚酰亚胺基底的效果。

综上，通过将传统形式的超快激光进行时域和频域的协同整形后，能够改变“导电材料膜-电介质”材料构型中导电材料与电介质材料去除阈值的相对关系，可直接解决采用传统形式超快激光难以精密无损选区刻出导电图案的难题。此外，从时域和频域协同整形前后铜的加工阈值变化不难看出，由于铜的去除阈值从1.6J/cm²暴降到0.15J/cm²，这导致刻蚀铜所需脉冲能量从＞1.6J/cm²暴降到0.5J/cm²，因此，虽然对激光进行频域整形(即波长压缩)一般以损失40％左右的激光器能量为代价，但因为所需脉冲能量的大幅降低，这种激光能量损失不但不会降低加工效率，反而会因为能量利用率高而大幅提高加工效率。本发明提供的一种层合材料激光选材刻除方法及激光加工装备，是一种电介质层表面导电材料选区去除及导电图案成形方法，仅需添加少量成熟或简易的模块，即可与现有工业化超快激光加工设备高度适配，是一种精密、方法步骤简单、易于实现的方法。

本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此，本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种层合材料激光选材刻除方法，其特征在于，包括：

利用脉冲的时域整形手段，将处于本征状态的超快激光近红外单脉冲序列中的每个持续时间为t₀的单脉冲，在保持总能量不变的前提下，对其时域进行展宽，且使展宽后的总持续时间为t_p，t_p>t₀；

利用激光的频域整形手段，将展宽后的光束进行波长变换，使其中心波长为λ；

利用波长变换后的光束并聚焦，对待加工层合材料，分别测定在等效脉冲数N时的电介质材料去除能量阈值F_{th_1}和导电材料的去除能量阈值F_{th_2}，待加工层合材料为电介质层-导电层复合构型材料；

在待加工层合材料的导电层一侧施加激光脉冲，用大于F_{th_2}且小于F_{th_1}的脉冲能量，使用等效脉冲数为N的加工参数，选区加工导电层深度至导电材料膜-电介质界面处。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，电介质层的材质为：25℃室温下电导率不大于10^-11S/m的单组分材料或复合材料，导电层为总厚度在0.2μm～200μm的金属或类金属膜层，膜材质包括铜及其合金、金及其合金、铝及其合金、银及其合金、镍及其合金、铂及其合金、铬及其合金，以及由这些金属及其合金的不同种类间两两复合而成的金属膜、石墨化碳。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，被加工材料为镀铜聚酰亚胺膜，镀铜主体层厚为2.0μm；在镀铜以前，聚酰亚胺膜表面经过等离子体处理以粗化表面，使得在铜膜下面有0.5μm～1μm的突触嵌入聚酰亚胺膜内。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，超快激光近红外单脉冲序列的激光中心波长在780nm～2000nm，单个脉冲的持续时间t₀以半高全宽计为5fs～2000fs区间的取值。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，展宽后的总持续时间t_p取值范围为2.0ps～1000ps，展宽后总持续时间为t_p的脉冲包括以下任一形式：含有≥2个数量的子脉冲且从第一个子脉冲开始到最后一个子脉冲结束时总持续时间为t_p，仅含有一个脉冲且其持续时间以半高全宽计为t_p的情形。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，光束进行波长变换后的中心波长λ取值区间为650nm～430nm。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，聚焦光斑为椭圆或正圆高斯光斑时，等效脉冲数N满足：

其中，为沿着光束与工件相对运动速度方向的等效脉冲数，d_x为聚焦椭圆光斑在该方向的特征直径，以从光斑中心算起光强衰减为光斑中心的1/e²所需的2倍延展计量该直径；/>为垂直于光束与工件相对运动方向的等效脉冲数，d_y为聚焦椭圆光斑在该方向的特征尺寸，以从光斑中心算起光强衰减为光斑中心的1/e²所需的2倍延展计量该直径；v为光束相对于工件的运动速度，f为总持续时间为t_p的每个时域包络与时域包络之间的时间重复频率，L为平行于速度v方向的相邻填充轨迹间的距离。特别地，当L＝0，即无相邻填充轨迹而仅有1条沿着速度v方向的加工轨迹时，N_y＝1；当d_x＝d_y时表示聚焦光束为正圆的高斯光束。

8.一种层合材料激光选材刻除产品，其特征在于，所述产品通过如权利要求1至7中任一项所述的方法制备得到。

9.一种激光加工装备，其特征在于，所述激光加工装备用于执行如权利要求1至7中任一项所述的方法。

10.根据权利要求9所述的激光加工装备，其特征在于，所述激光加工装备包括：超快激光源、时域展宽模块、波长压缩模块、加工头系统、承载与运动系统；

时域展宽模块用于对超快激光源发出的激光进行时域整形，使得在保持总能量不变的前提下，对每个持续时间为t₀的单脉冲在时域上进行展宽，且使展宽后的时域包络总持续时间为t_p，t_p>t₀；

波长压缩模块可以用于对激光进行波长压缩，使波长变换后的中心波长λ取值满足要求；

承载与运动系统用于设置待加工层合样件；

加工头系统作用于将波长压缩模块输出的激光作用于待加工层合样件。