飞秒激光微纳加工系统（Guava-FsLab）基于飞秒激光技术平台打造，结合超精密多轴位移加工平台，集成光机电模块，形成一套具有完整、灵活加工能力的飞秒激光精密加工系统。

该设备在加工（如激光焊接、熔覆、雕刻、精细切割打孔）等产业领域有着广泛的应用价值，我们的技术具有工业级高功率（＞50 W）、超高单脉冲能量（＞2mJ）与超短脉宽（120fs），无热效应，光束质量高，光转换效率高，工业级环境中连续免维护运行等优点，适用于任意材料的加工（如石英玻璃、硅、陶瓷、金属、聚酰亚胺等的切割、打孔和刻蚀加工能力）。

超快飞秒激光技术

可选配多种飞秒激光器，脉宽可调（120fs-10ps可调），峰值功率高，热影响区极小。

纳米级定位精度

重复定位精度≤150nm(典型曲线加工误差30nm，圆定位误差5nm)，绝对定位精度≤200nm(30nm，加工条件1mm/s)，适用于大批量阵列微结构、多工位重复刻蚀、精密对位的微纳加工场景。

多光路系统

• 隐切系统（贝塞尔，参数可选）：1mm加工深度，μm级加工宽度。
• 振镜加工系统：高速加工（25kHz），4F系统扩大加工范围、实时图像监控适用于表面微结构加工与刻蚀。
• 常规光刻，参数可选。
• 同轴实时显微成像系统（参数可选）

智能化控制软件

支持CAD图档导入、工艺参数库、实时监控与故障诊断，实现“所见即所得”的加工流程。

• 半导体
• 光学元件
• 航天
• 生物医疗多光子聚合(mPP)
• 3D 激光直写
• 表面微纳结构
• 选择性去除加工
• 折射率改变
• 微孔、划片或切割

石英片圆阵列加工案例

左图：物镜20x

圆设计直径：125µm

平均圆心距250.45µm

石墨板雕刻切割

可降解聚乳酸酯心血管支架，直径3mm，细丝直径100微米

ZrO2（二氧化锆陶瓷）片打直孔，直径150µm，深度300µm

单层石墨烯切割

激光器参数

超精密两轴位移台参数

机器视觉

（加工125微米的圆圈可重复定位精度优于60纳米）

测试说明：

1. 仅统计圆形加工段。圆间贝塞尔移动不参与加工精度评估。截断圆弧可用于局部误差统计。
2. 仅使用完整圆。理想圆心由指令位置数据拟合，实测圆心由反馈位置数据拟合。两者均采用几何最小二乘圆拟合，保留全部换向样本。

加工误差及定义

二维位置偏差eXY = √[(X反馈 − X理想)² + (Y反馈 − Y理想)²]

径向误差：反馈点到理想圆心的距离减去理想半径。

间距偏差 = 反馈拟合圆心间距 − 指令拟合圆心间距

平稳段：排除任一轴换向前后各 30 ms，仅用于区分持续加工与短暂换向波动。

测试口径：本次控制器反馈坐标系的轨迹精度，未包含工件尺寸测量或外部标定误差

测量1 完整轨迹与误差记录

实时误差1.csv，0.000–9.999 s，原始 XY 坐标

左图 XY 等比例，未放大位置偏差；

右图保留全部移动误差，浅蓝区为圆形加工段；* 为截断圆弧。

测量 2：完整轨迹与误差记录

实时误差2.csv，0.000–9.999 s，原始 XY 坐标

上图浅蓝区为圆加工段；灰色尖峰属于圆间移动，不计入加工误差；

下图轨迹 XY 等比例；* 为截断圆弧

测量 1：真实轨迹叠加与局部放大

实时误差1.csv，C2，2.671–3.299 s

XY 等比例；局部图线性放大 ×300，误差未额外放大；

曲线连接原始 1 ms 采样点，标记点对应指定时刻。

测量 2：真实轨迹叠加与局部放大

实时误差2.csv，C3，4.694–5.321 s

XY 等比例；局部图线性放大 ×300，误差未额外放大；

曲线连接原始 1 ms 采样点，标记点对应指定时刻。

完整加工圆的误差时序

峰值在轴换向后短暂出现，随后回落；浅橙色区标出换向附近，保留全部样本。

换向指单轴速度过零后反向；

A、C 为换向后的峰值，B、D 为平稳位置，对应前两页局部图。

圆形加工段的误差汇总

单位：nm。全部圆弧保留换向尖峰，平稳圆弧单独统计。

RMS 为均方根，反映整个统计范围的误差水平；平稳圆弧排除任一轴换向前后各 30 ms

测量 1：C1–C4，测量 2：C1–C5，时间区间见完整记录页，不含圆间移动。

“全部圆弧”保留换向尖峰，“平稳圆弧”只统计换向前后各 30 ms 以外的样本。

尖峰使最大值升高，但持续时间短，因此整体 RMS 仍明显低于峰值。

平稳加工的二维 RMS 为 4.70–6.70 nm，最大二维偏差小于 20 nm。

纳入全部换向后，圆弧整体二维 RMS 为 11.22–12.96 nm。

圆心间距与实测二维路径的对应关系

完整圆反馈轨迹及拟合圆心，保留换向样本。间距单位：μm，偏差单位：nm

正偏差表示间距偏大，负偏差表示偏小；间距由完整圆拟合圆心计算，保留全部换向尖峰。

四组圆心间距偏差的最大绝对值为 0.51 nm。

圆心偏移与间距偏差:圆心偏移是单个圆的位置误差。D1–D4 比较两个圆心

之间的距离。相邻圆心若出现相近的偏移，它们之间的间距变化可以更小。

单个圆心的位置偏差

每根柱对应一个完整圆，测量 1 / 2 的 C2、C3、C4 与上一页路径编号一致

圆心偏移为反馈拟合圆心与指令拟合圆心在 XY 平面内的距离；来源：两次记录的 C2–C4 完整圆。

比较对象：实测圆心与理想圆心

(理想圆心由同一完整圆段的指令位置数据（PosCmd）做几何最小二乘圆拟合得到。

六个完整圆的圆心偏移为 0.65–4.30 nm，均小于 5 nm。

图中结果保留全部换向尖峰，体现完整加工过程的整体圆心定位。