Как работают мощные ультрафиолетовые лазеры ?

Ультрафиолетовый диапазон составляет от 150 до 400 нанометров. Это короткая длина волны для лазера, и это имеет много преимуществ.

 

Короткая длина волны приводит к небольшому размеру пятна, что, в свою очередь, означает высокое пространственное разрешение. УФ-лазеры также могут резать и маркировать практически без тепловых искажений. Более того, они совместимы с большим количеством материалов. Все это в совокупности делает их идеальным лазером для чувствительных высокоточных приложений.

 

С другой стороны, запуск и запуск УФ-лазера потребовал тяжелой работы со стороны научного и инженерного сообщества.

Ультрастабильный наносекундный УФ-лазер Expert III 355 10W12W15W

Во-первых, необходима особенная оптика, поскольку УФ-свет быстро портит традиционную оптику и очень чувствителен к дефектам. Не говоря уже о том, что генерация лазерного луча с длиной волны УФ-излучения сама по себе является сложной задачей. Проблема, для которой мир нашел 2 разных решения.

 

 

 

 

Высокоточные приборы Gentec-EO для измерения лазерного луча помогают инженерам, ученым и техникам во всех видах применения лазеров, от заводов до больниц, лабораторий и исследовательских центров. Узнайте о наших решениях для следующих типов измерений:

 

Лазерные измерители мощности

Лазерные счетчики энергии

Профилировщики лазерного луча

Терагерцовые измерители мощности

ВЫСОКОКАЧЕСТВЕННАЯ УСТОЙЧИВАЯ ОПТИКА

Из-за короткой длины волны ультрафиолетовый лазерный свет легко рассеивается и искажается даже слабой шероховатостью поверхности или пузырьками. Поэтому для УФ-лазеров можно использовать только качественную оптику.

 

Тот факт, что УФ-свет быстро разрушает традиционные оптические компоненты, еще больше ограничивает возможности, доступные разработчикам лазеров. На самом деле УФ-деградация — это не то, что должны учитывать только разработчики лазеров. Лазерные детекторы также должны выдерживать постоянное воздействие УФ-лучей, и именно поэтому пироэлектрические детекторы хорошо подходят для измерения УФ-излучения.

 

Одним из распространенных примеров деградации оптики под воздействием УФ-излучения является явление, называемое соляризацией, которое сильно влияет на коэффициент пропускания многих стекол, изменяет их цвет и физические свойства и в конечном итоге делает их бесполезными.

 

ГЕНЕРАЦИЯ УФ-ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Вы можете подумать, что это так же «просто», как найти материал, излучающий на нужной длине волны, а затем соединить его с оптикой, устойчивой к ультрафиолетовому излучению. И ты не ошибешься. Это решение. Это тот, кто стоит за эксимерными лазерами.

 

Есть еще один подход, не связанный с прямой генерацией УФ-излучения. Вместо этого более доступный лазерный луч проходит через кристаллы преобразования частоты, преобразуя его в УФ. Это решение часто называют УФ-лазерами DPSS (твердотельные с диодной накачкой).

 

МЕТОД №1: ПРЯМАЯ ГЕНЕРАЦИЯ УЛЬТРАФИОЛЕТОВОГО ЛАЗЕРА (ЭКСИМЕРНЫЕ ЛАЗЕРЫ)

Благородные газы обычно не взаимодействуют с другими элементами. Однако, если они возбуждаются (например, электрическим разрядом), они могут связываться с другими атомами, образуя очень короткоживущую молекулу, называемую эксимером.

 

Эксимеры испускают фотоны с длиной волны УФ, чтобы высвободить избыточную энергию и вернуться в свое основное состояние. Поскольку испускание фотонов происходит очень быстро, для достижения инверсии населенностей необходимо использовать большие мощности накачки (необходимое условие генерации).

 

Эксимерные лазеры могут обеспечить самую высокую мощность и самую короткую длину волны из всех УФ-лазеров. Однако установка большая и сложная, требует большого обслуживания, не особенно эффективна и производит лазер с низким качеством луча.

 

МЕТОД №2: ГЕНЕРАЦИЯ УЛЬТРАФИОЛЕТОВОГО ЛАЗЕРА ПУТЕМ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЧАСТОТЫ (ЛАЗЕРЫ DPSS)

Твердотельные лазеры с диодной накачкой (DPSS), такие как YAG-лазеры, являются промышленными рабочими лошадками, которые могут создавать лучи высокого качества. Однако кристаллы, доступные для DPSS, излучают длины волн в ограниченном диапазоне (не включая УФ).

 

К счастью, кристаллы преобразования частоты можно использовать для преобразования лазерных линий DPSS в более короткие волны. Одним из распространенных преобразований является YAG с утроенной частотой 1064 нм, в результате чего получается УФ-лазерный луч 355 нм с высоким качеством луча.

 

УФ-преобразователь профилирующей камеры Beamage фактически использует обратное преобразование частоты для точного отображения УФ-и даже рентгеновских лучей без риска повреждения оптики.