Načelo in uporaba visoke moči HE-NE

He-ne laserje eden najzgodnejših plinskih laserjev za doseganje neprekinjene proizvodnje. Proizvaja stabilen rdeč laserski izhod pri valovni dolžini 632,8 nanometrov z vzbujanjem mešanice helija (He) in neonskih (NE) plinov.

Zgodnji laserji helijev so imeli moč le milivatov, vendar so s prednosti, kot so kakovost visoke snopa, dobra skladnost in dolgo življenje, hitro postali standardni vir svetlobe za znanstvene raziskave in industrijsko merjenje. S tehnološkim napredkom so se z optimizacijo strukture praznjenja, resonančnim oblikovanjem votline in razmerjem plina in razširjeni na uporabo na natančno obdelavo, interferometrijo in drugih poljih razširili visoko moči helij-neonski laserji (kot je na stotine milivatov). Še vedno je eden izmed klasičnih predstavnikov plinskih laserjev.

Laserji helij-Neonov z visoko močjo (HE-NE) imajo nenadomestljivo vrednost na znanstvenih raziskavah, industriji in medicinskih področjih zaradi visoke stabilnosti, odlične kakovosti žarka in dolge življenjske dobe. V primerjavi z drugimi laserji, kot so ko₂ laserji (visoka moč, vendar slaba kakovost žarka) in polprevodniški laserji (majhna velikost, vendar nizka skladnost), laserji helija, ki se odlikujejo v enobarvnosti, usmerjenosti in frekvenčni stabilnosti, zaradi česar so idealni svetlobni viri za meritve natančnosti, holografske slike in optične poskuse. Poleg tega imajo preprosto strukturo, nizke stroške vzdrževanja in ne potrebujejo zapletenega hladilnega sistema, zaradi česar so primerni za dolgoročno stabilno delovanje. Čeprav je težko tekmovati s trdnimi ali vlaknastimi laserji glede na moč, imajo laserji helijev-neon še vedno edinstvene prednosti pri uporabi z nizko in srednjo energijo, ki zahtevajo visoko kakovost snopa.

Primerjava z drugimi laserji

Načelo laserja visoke moči
1. delovni medij:
Uporablja se mešani plin helija (He) in helija (NE) (tipično razmerje 5: 1 ~ 10: 1) in zatesnjen v stekleni ali kremenčevi cevi. Atomi helija se z trkom elektronov vzbudijo v metastabilno stanje (2hot₀, 2³ energijsko raven), nato pa se neonski atomi vzbudijo na visoko energijsko raven (3s₂, 2s₂) z resonantnim prenosom energije, kar tvori populacijsko inverzijo.
2. Stimulirano sevanje in laserski izhod:
Ko neonski atomi prehajajo iz ravni 3S₂ energije v energijsko raven 2p₄, se sprostijo 632,8 nm (rdeča svetloba) fotoni, ki se z operacijskimi informacijami ojačajo skozi optično resonančno votlino (Brewster Window + visoko odsevno ogledalo), da tvorijo stabilni laserski izhod.
3. Mehanizem za povečanje moči:
Increasing the discharge current, optimizing the gas pressure (1~10 Torr) and extending the resonant cavity length (>1 m) lahko poveča izhodno moč, vendar je treba toplotni učinek in stabilnost načina uravnotežiti.

Ključne tehnologije laserjev z visoko močjo HE-NE
1. metode izboljšanja moči
(1) Optimizacija strukture cevi

Povečajte dolžino (več kot 1 meter) in premer (8-10 mm) cevi za izpustitev, da učinkovito podaljšate efektivno razdaljo dobička

Za dosego večstopenjskega ojačevanja sprejmite segmentirano oblikovano cevjo

Optimizirajte obliko elektrode (kot je votla katoda) za izboljšanje enakomernosti praznjenja

(2) Optimizacija parametrov plina

Natančno nadzorujte razmerje med mešanjem HE: NE (5: 1 do 10: 1)

Optimizirajte tlak delovnega plina (1-10 Torr), da uravnotežimo učinke dobička in gašenja

Za izboljšanje učinkovitosti praznjenja dodajte količine argona (AR) v sledovih

(3) Izboljšanje metode vzbujanja

Uporabite RF vzbujanje (13,56MHz) namesto tradicionalnega izpusta na DC

Dosegajte brez elektrodika

Izboljšajte učinkovitost energijskega sklopa in povečate gostoto moči za več kot 30%

2. Odpuščanje toplote in nadzor stabilnosti
(1) Sistem toplotnega upravljanja

Oblikovana temperaturna kontrolna zasnova: konstantna temperatura cevi (± 0. 1 stopinja) + Resonantna toplotna kompenzacija

Učinkovita rešitev za odvajanje toplote:

Water cooling (>100W/cm² kapaciteta disipacije toplote)

Mikrokanalno zračno hlajenje (kompaktni dizajn)

Uporaba nizko toplotne ekspanzijske materiale (na primer mikrokristalno steklo)

(2) tehnologija stabilizacije frekvence

Raztopina stabilizacije aktivne frekvence:

Stabilizacija frekvence Zeeman (stabilnost do 10⁻⁹)

Absorpcijska frekvenca nasičenosti (referenca molekule joda)

Pasivna frekvenčna stabilizacija:

Ultra nizka zasnova širitve

Temperaturna kompenzacija dvojnega parametra

(3) Zatiranje vibracij

Platforma za izolacijo aktivne vibracije (6 stopinj nadzora svobode)

Resonančna podporna struktura v votlini

Sistem kompenzacije vibracij v realnem času

Aplikacijska polja z visoko močjo laserjev HE-NE
1. Uporaba na industrijskih poljih
Proizvodnja in predelava za natančnost
Polprevodniško rezanje in mikromahiniranje (z visoko natančnostjo valovne dolžine 632,8 nm)
Sistem natančnosti označevanja (nedestruktivno označevanje toplotno občutljivih materialov)
Merjenje tankega filma in nadzor debeline (natančnost merjenja motenj doseže raven nanometra)
②inženirsko merjenje in odkrivanje
Obsežno merjenje poravnave stavb (Natančnost konstrukcije mostu in predorov)
Senzor z visokim natančnim premikom (ločljivost boljša od 0. 1μm)
Tridimenzionalna meritev morfologije (v kombinaciji s holografsko tehnologijo za doseganje odkrivanja na ravni mikronov)
③ Kljub nadzoru kakovosti in avtomatizacije
Spletno odkrivanje dimenzij izdelka montažne linije
Natančni sistem za pozicioniranje mehanskega sklopa
Optična detekcija površine komponent (kot je merjenje polmera ukrivljenosti leče)
2. znanstvene raziskave in medicinske aplikacije
①značne raziskave
Laserski interferometer (gravitacijsko zaznavanje valov, analiza vibracij optične platforme)
Holografski sistem za slikanje (dinamično holografsko snemanje in reprodukcija)
Standardni svetlobni vir spektroskopije (raziskave atomske in molekularne energije)
②biomedicina
Manipulacija in slikanje celic (tehnologija laserskih pincet z nizko močjo)
Fotodinamična terapija (raziskovanje ciljane tumorske terapije)
Pomoč za oftalmično kirurgijo (mrežnico in diagnoza)
③Medical Oprema
Vir svetlobe pretočnega citometra
SISTEM CONFOCAL MICROSCOPE
Laserska oprema za akupunkturo in fizioterapijo
3. Nacionalne prošnje za obrambo in komunikacijo
①Decepcija in vodenje
LiDAR core light source (atmospheric detection distance>10km)
Sistem usposabljanja za simulacijo raket
Podvodna laserska komunikacija (Modro-zelena raziskava svetlobe)
Tehnologija ②SPACE
Medsensko komunikacijski vir svetilnika
Vesoljski cilj in sledenje
Gravitacijski eksperimentalni vir svetlobe iz rdečega premika
③Specialne aplikacije
Kvantna komunikacija eksperimentalni vir svetlobe
Eksperimentalna diagnoza plazme jedrske fuzije
Visokoenergijska fizika Eksperimentalna natančnost.
4. nastajajoča področja uporabe
①quantum tehnologija
Vir eksperimentalnega laserskega hladilnega svetlobnega vira hladnega atoma
Kvantno zapleteni sistem generacije države
②Naw Energy
Raziskave značilnosti fotovoltaičnih materialov
Opazovanje procesa elektrode gorivne celice
③ -okoljsko spremljanje
Zaznavanje laserskega spektra atmosferskega onesnaževal
Merjenje daljinskega zaznavanja temperature oceana

Če povzamemo, laserji Helium-Neon kažejo nenadomestljivo edinstveno vrednost v scenarijih z veliko močjo. V primerjavi z drugimi laserji lahko helij-neonski laserji zagotavljajo neprimerljivo skladnost in stabilnost v aplikacijah, kot so interferometrija in holografsko slikanje, kar je težko doseči za polprevodniške laserje in trdne laserje.

Z neprekinjenimi preboji v ključnih tehnologijah, kot sta vzbujanje RF in toplotno upravljanje, bodo laserji z visoko močjo helij-neonov igrali večjo vlogo pri vrhunskih poljih, kot sta odkrivanje litografije EUV in vesoljska kvantna komunikacija. Njegova integracija z optično tehnologijo lahko rodi novo generacijo zelo stabilnih prenosnih sistemov, na področju biomedicine pa se je treba veseliti tudi kirurške aplikacije po izboljšanju električne energije. Kljub konkurenci novih laserjev bodo laserji Helium-Neon še naprej ohranjali nenadomestljiv položaj v posebnih scenarijih, ki "zahtevajo skrajno optično delovanje" in še naprej spodbujajo inovativni razvoj natančne znanosti in vrhunske proizvodnje.

Kontaktni podatki:

Če imate kakšne ideje, se lahko pogovorite z nami. Ne glede na to, kje so naše stranke in kakšne so naše zahteve, bomo sledili našemu cilju, da svojim strankam zagotovimo kakovostne, nizke cene in najboljšo storitev.