透明材料如玻璃、宝石和蓝宝石因其独特的物理及光学特性，被广泛应用于光子学、微电子、生物医疗等多个重要领域。然而，透明材料特殊的物理属性同时带来了加工难题，传统机械加工或普通激光技术难以兼顾效率与微米级精准度，严重限制了这些材料在高端制造中的应用推广。随着超短脉冲激光的发展，尤其是飞秒激光的出现，透明材料的非线性吸收机制被激发，为激光微加工提供了新的可能。然而，过去数十年的技术进步仍未能从根本上解决加工速度低及材料热损伤的问题。近期，一种以电子激发为核心的超高速激光钻孔技术应运而生，标志着透明材料加工进入了一个全新的时代。该技术利用超短脉冲激光瞬时诱导材料内部电子激发通道，瞬变地改变材料光学吸收特性，从而使随后的长脉冲激光能量得以选择性而均匀地沉积，极大提升了吸收效率和加工速率。
这种创新工艺不仅可以在数十微秒内完成毫米级深度的贯穿孔加工，还能保证孔壁光滑无裂纹，极大地超过了传统多脉冲打孔加工100万倍的速率。整个加工过程所需激光功率比传统技术低四个数量级，显著节能且更安全。其核心原理是在透明介质内部通过将飞秒级脉冲激光通过阿克西康光学装置转变为贝塞尔光束，形成稳定而均匀的激发电子长通道。随后，微秒级激光同步以贝塞尔光束模式照射该电子激发通道，实现对该区域的选择性加热和材料汽化移除。加工的瞬时性和电子激发现象的短暂性相结合，既提高了加工效率，也避免了因长时间加热而产生的热应力损伤。这种方法在实际应用中实现了高达0.3微米级共焦深度控制，能够在1毫米厚的硅玻璃中快速制备高宽比超过320的无锥孔，通过电子显微镜和油墨渗透试验验证了孔洞的连通性及壁面光洁度，符合高精密微纳加工需求。
与此同时，该技术的普适性也得到了广泛验证，除了硅玻璃，还成功实现了硼硅酸盐玻璃（BK7）、无碱玻璃、石英以及重要半导体材料蓝宝石和碳化硅等多种透明材质的钻孔。此工艺不仅极大地满足了微电子封装、光学元件制造和生物过滤器生产中高速度、高孔密度需求，也为透明材料的微结构定制和三维内部加工开辟了新途径。其独特的利用瞬变电子激发调控材料光学特性机制，打破了传统激光加工中反射和散射导致能量低效传递的限制，提高了激光的有效吸收和材料移除效率。通过光学泵浦探针技术及数值模拟，研究团队精确掌握了激发电子的空间分布与寿命，实现了对激发通道长度和稳定性的精细控制，确保了加工的均匀性和重复性。相比于传统依赖高能量密度与高速扫描的飞秒激光方法，该技术采用相对低功率、长脉冲激光组合，显著降低设备成本和维护难度，利于工业化大规模推广。通过结合高速精密定位平台及实时光学监控系统，该技术已经在连续加工数千孔的生产模式中表现出卓越的稳定性与良率，潜力巨大。
在科学研究方面，该技术为深入理解透明材料内部的电子激发动力学提供了极佳平台，有助于探索激光与材料相互作用的新物理过程，同时推动相关材料科学、光电子技术与高性能制造的跨界融合。未来，随着系统集成优化及激光源多样化选择，该技术有望实现更小孔径、更复杂三维孔道构造，满足微流控芯片、高密度光学存储及先进芯片互联等尖端领域的需求。总之，基于电子激发调控的超高速透明材料激光钻孔技术，凭借其效率的革命性提升、加工质量的显著改善及设备能耗的极大降低，正在引领透明材料微加工迈入高效、精准与绿色发展的新时代，深刻影响未来的信息技术、医疗诊断和微纳制造业的革新进程。
