Kakšne so značilnosti in uporaba laserja z ultrakratkimi impulzi?

Ultrakratki impulzni laserjiimajo široke možnosti uporabe pri zdravljenju in optičnem snemanju, veliko aplikacij pa je trenutno v eksperimentalni fazi praktičnosti, vključno z aplikacijami v fizičnih znanstvenih raziskavah.

Druga značilnost te tehnologije je, da je obseg uporabljenih impulzov zelo širok. Na primer, v aplikacijah za informacijsko komunikacijo je ultra visoka frekvenca ponavljanja posameznega impulza z majhno energijo (raven pJ) nad 100 GHz; Energijski obseg ravni deluje pri visokih stopnjah ponavljanja; v visoko intenzivnih kvantnih znanstvenih raziskovalnih aplikacijah je mogoče z enofrekvenčnimi impulzi doseči visoke konične intenzivnosti na ravni petavatov (PW). Kar zadeva valovno dolžino, jo je mogoče s pretvorbo izhodne valovne dolžine ultrakratkega pulznega laserja obdelati iz področja mehkega rentgenskega žarka nekaj nanometrov v impulz THz, ki je enak submilimetrskim valovom. Glede na status quo laserjev z ultrakratkimi impulzi z vidika uporabe jih lahko grobo razdelimo v naslednje tri kategorije.

(1) Laserji za fizične znanstvene raziskave. To je področje uporabe prvih uveljavljenih laserskih naprav z ultrakratkimi impulzi. Ker ta aplikacija nalaga različne zahteve glede značilnosti impulza, kot so valovna dolžina, trajanje impulza in energija impulza, je mogoče uporabiti različne laserje, vključno z laserji za barvanje in laserji z ekscimernimi laserji. V primeru, da smo pozorni na zmogljivost in ne upoštevamo stroškov, se večinoma uporabljajo polprevodniški laserji. Polprevodniški laserji imajo prilagodljivo delovanje (parametre, kot je energija impulza ali frekvenca ponavljanja, je mogoče nastaviti v relativno širokem razponu), kot so laserji, ki se uporabljajo za vžig jedrske fuzije, ali obsežni laserski sistemi, razviti in uporabljeni v različni raziskovalni opremi, vsi spadajo v to kategorijo.

(2) Pričakuje se, da se bo uporabljal kot laser za uporabo v industrijski opremi. Predvsem velja za področje merjenja in obdelave. Idealne rezultate obdelave lahko dosežemo z uporabo laserjev s kratkimi impulzi, vendar je treba upoštevati zanesljivost ali vzdrževanje in stroške opreme. V zadnjih letih imajo ljudje z izboljšanjem zanesljivosti načinno zaklenjenih polprevodniških laserjev in pojavom visoko zmogljivih optičnih laserjev veliko pričakovanj glede razvoja tega področja.

(3) Polprevodniški laserji in laserji z vlakni kot naprave optičnega informacijskega komunikacijskega sistema. Kar zadeva to industrijsko uporabo, so družbene koristi največje, vendar je tudi zlahka pod vplivom družbenih razmer, kot so tržni pogoji ter informacijske in komunikacijske politike. Ljudje se še vedno spominjajo depresije industrije, ki jo je povzročil pok informacijskega balona. Poleg zmogljivosti naprave je treba upoštevati tudi vprašanja, kot so njena zanesljivost, stroški in varstvo okolja, tehnične zahteve pa so stroge. Dolgoročno gledano je področje komuniciranja področje z največjimi pričakovanji.

V zadnjih letih se je popularizirala tehnologija svetlobe z ultrakratkimi impulzi, od devetdesetih let prejšnjega stoletja pa so bili v praktično uporabo različni nastavljivi polprevodniški laserji z zaklenjenim načinom ultrakratkih impulzov. Nastavljiv laser je fotonsko omejen laser, pri katerem je nižja energijska raven laserja v vibracijsko vzbujenem stanju, kar razširi frekvenčni pas nihanja.

Tipičen ti:safirni laser deluje stabilno in oddaja ultrakratko (najkrajša je približno 5 fs) pulzno svetlobo s povprečno izhodno močjo 1 W. Če uporabimo laserski kristal, dopiran z ioni Yb, subpikosekundni impulzni izhod z večjo povprečno izhodno močjo mogoče dobiti.

Uporaba laserjev s kratkimi impulzi

Pri rezanju in vrtanju PCB-jev in FPC-jev je zelo pomembno zmanjšati območje izpostavljenosti toploti. Toplotno prizadeto območje rezane površine ali materiala v bližini luknje je do neke mere nekakšna toplotna razgradnja. Uporaba laserjev z ultrakratkimi impulznimi širinami minimizira območje toplotnega vpliva. Ultrakratki impulzi lahko naredijo proces laserske obdelave "hladnejši", to je "hladno obdelavo". To je zato, ker je trajanje impulza krajše od časa toplotne difuzije v organskih materialih, kar pomeni, da večino energije laserskega impulza odnese izvrženi material, preden se lahko razprši.

Laserji z ultrakratkimi impulzi (USP) s širino impulza v femtosekundnem in pikosekundnem območju lahko dobro omejijo energijo na bližino laserske točke. Ko gostota moči doseže več deset GW na kvadratni centimeter, bo laserska obdelava dosegla "hladno" stanje ablacije, kar pomeni, da se v tem primeru večina materiala neposredno izhlapi iz lasersko usmerjenega območja. Na ta način se posredna škoda, ki lahko nastane v bližini mesta, močno zmanjša, saj material v kratkem času izhlapi in toplota nima časa za prevod. Večino absorbirane energije odnese ablirani material v obliki kinetične energije. Na žalost je laserje z ultrakratkimi impulzi trenutno težko uporabiti v industrijski proizvodnji. Glavni razlog je, da je hitrost obdelave počasna zaradi nizke povprečne moči, zato jo je težko kombinirati z avtomatsko opremo za obdelavo materiala. Poleg tega je laser razmeroma velik (namenski laserji so zgrajeni na optičnih platformah).

Čeprav je energija impulza laserjev z ultrakratkimi impulzi veliko manjša od energije nanosekundnih laserjev, nižji prag ablacije (višja učinkovitost obdelave) teh laserjev izravna zmanjšano energijo impulza, zato je izkoristek večji. Poleg tega imajo laserji z ultrakratkimi impulzi višje stopnje ponavljanja impulzov, ki podpirajo hitro večkratno obdelavo, zaradi česar so idealni za selektivno obdelavo tanjših plasti na vrhu substratov, običajno keramike.

Ultra hiter laser, ki ga zagotavljaJTBYShield Laser Technology Co., Ltd.je femtosekundni laserski ojačitveni sistem z najnižjimi stroški lastništva na današnjem trgu. Združuje vse komponente za generiranje visokozmogljivih femtosekundnih impulzov v eno škatlo in uporablja femtosekundni laser z erbijem dopiranimi vlakni kot začetni vir ter posebno zasnovo brez prilagajanja (NOTweak), ki tvori edinstveno, ultra stabilno, ultrakompaktni sistem za ojačanje impulza s titanovim safirjem serije CPA.

Kontaktni podatki:

Če imate kakršne koli ideje, se obrnite na nas. Ne glede na to, kje so naše stranke in kakšne so naše zahteve, bomo sledili svojemu cilju, da našim strankam zagotovimo visoko kakovost, nizke cene in najboljšo storitev.