Laser he-nejest jednym z najwcześniejszych laserów gazowych, które osiągają ciągłą wydajność. Wytwarza stabilną moc czerwonego lasera przy długości fali 632,8 nanometrów poprzez wzbudzenie zrzutu mieszaniny helu (HE) i neon (NE).
Wczesne lasery hel-neon miały moc tylko militwiatów, ale z zaletami, takimi jak jakość wiązki wysokiej wiązki, dobra spójność i długi okres życia, szybko stały się standardowym źródłem światła badań naukowych i pomiarów przemysłowych. W przypadku postępów technologicznych lasery helu o dużej mocy (takie jak setki milliwattów) były stopniowo realizowane poprzez optymalizację struktury rozładowania, projektowania wnęki rezonansowej i współczynnika gazu i zostały rozszerzone do zastosowań w precyzyjnym obróbce, interferometrii i innych pól. Nadal jest jednym z klasycznych przedstawicieli laserów gazowych.
Lasery helowe o dużej mocy (lasery HE-NE) mają niezastąpioną wartość w badaniach naukowych, branży i dziedzinach medycznych ze względu na ich wysoką stabilność, doskonałą jakość wiązki i długą żywotność. W porównaniu z innymi laserami, takimi jak lasery CO₂ (wysoka, ale niska jakość wiązki) i lasery półprzewodników (małe, ale niskie spójność), lasery helu-neonowe wyróżniają się w monochromatyczności, kierunkowości i stabilności częstotliwości, co czyni je idealnymi źródłami światła do precyzyjnego pomiaru, obrazowania holograficznego i eksperymentów optycznych. Ponadto mają prostą strukturę, niskie koszty konserwacji i nie wymagają złożonego układu chłodzenia, co czyni je odpowiednim do długoterminowego stabilnego działania. Chociaż trudno jest konkurować z laserami stałymi lub światłowodowymi pod względem mocy, lasery helu-neonowe nadal mają unikalne zalety w zastosowaniach o niskiej i średniej mocy, które wymagają wysokiej jakości wiązki.
Porównanie z innymi laserami
| Cechy | Lasery He-ne | Lasery Co₂ | Lasery półprzewodników |
| Długość fali | 632,8 nm (czerwone światło) | 10,6 μm (podczerwień) | Widoczne dla bliskiej podczerwieni |
| Zakres mocy | Milliwatts do setek Milliwatts | Wat do klasy Kilowatt | Milliwatts do setek watów |
| Jakość wiązki | Doskonałe (m²≈1) | Medium (wymaga optymalizacji) | Słaba (wymagana kolimacja) |
| Stabilność | Bardzo wysoko | Wysoki | Ogólne (łatwe do dryfu) |
| Życie | >20, 000 godziny | 5, 000-10, 000 godziny | 10, 000-50, 000 godziny |
| Metoda chłodzenia | Naturalny lub chłodzony powietrzem | Chłodzenie wody/chłodzenie powietrza | Chłodzenie powietrza/chłodzenie termoelektryczne |
Zasada lasera o dużej mocy
1. Medium robocze:
Zastosowany jest mieszany gaz hel (HE) i helu (NE) (typowy stosunek 5: 1 ~ 10: 1) i uszczelniony w szklanej lub kwarcowej rurce zrzutowej. Atomy helowe są wzbudzone do stanu metastabilnego (2 poziomy energii 23, 23S₁) przez zderzenie elektronów, a następnie atomy neonowe są podekscytowane wysokim poziomem energii (3S₂, 2S₂) przez rezonansowe transfer energii, tworząc inwersję populacji.
2. Stymulowane promieniowanie i wyjście laserowe:
Gdy atomy neonów przechodzą z poziomu energii 3S₂ do poziomu energii 2p₄, uwalniane są fotony 632,8 nm (czerwone światło), które są wzmacniane przez sprzężenie zwrotne przez optyczną wnękę rezonansową (okno Brewster + LURK o wysokim odblaskowym lustrze), aby utworzyć stabilną moc wyjściową lasera.
3. Mechanizm wzmacniający moc:
Increasing the discharge current, optimizing the gas pressure (1~10 Torr) and extending the resonant cavity length (>1 m) może zwiększyć moc wyjściową, ale efekt termiczny i stabilność trybu muszą być zrównoważone.
Kluczowe technologie laserów o dużej mocy
1. Metody zwiększania mocy
(1) Optymalizacja struktury rur rozładowania
Zwiększ długość (więcej niż 1 metr) i średnicę (8-10 mm) rurki rozładowania, aby skutecznie rozszerzyć efektywną odległość medium wzmocnienia
Przyjmuj segmentową konstrukcję rur rozładowania, aby osiągnąć wieloetapowe wzmocnienie
Zoptymalizuj kształt elektrody (taki jak pusta katoda), aby poprawić jednorodność rozładowania
(2) Optymalizacja parametrów gazowych
Dokładnie kontroluj stosunek mieszania HE: NE (5: 1 do 10: 1)
Zoptymalizuj działające ciśnienie gazu (1-10 Torr), aby zrównoważyć efekty wzmocnienia i wygaszania
Dodaj śladowe ilości argonu (AR), aby poprawić wydajność rozładowania
(3) Poprawa metody wzbudzenia
Użyj wzbudzenia RF (13,56 MHz) zamiast tradycyjnego rozładowania DC
Osiągnij zwolnienie bez elektrodomencji, aby uniknąć zanieczyszczenia rozpylania elektrod
Poprawić wydajność sprzężenia energii i zwiększyć gęstość mocy o ponad 30%
2. Kontrola rozpraszania ciepła i stabilności
(1) System zarządzania termicznego
Stopniona Projekt kontroli temperatury: Rurka rozładowania stała temperatura (± 0. 1 stopień) + Rezonansowa wnęka
Efektywne rozwiązanie rozpraszania ciepła:
Water cooling (>Pojemność rozpraszania ciepła 100 W/cm²)
Chłodzenie powietrza mikrokanałowego (kompaktowa konstrukcja)
Zastosowanie niskich materiałów rozszerzających termicznych (takich jak szkło mikrokrystaliczne)
(2) Technologia stabilizacji częstotliwości
Rozwiązanie stabilizacji częstotliwości aktywnej:
Zeeman Stabilizacja częstotliwości (stabilność do 10⁻⁹)
Stabilizacja częstotliwości absorpcji nasycenia (odniesienie do cząsteczki jodu)
Stabilizacja częstotliwości pasywnej:
Ultra-niski projekt wnęki rozszerzeń
Podwójna kompensacja parametrów temperatury
(3) Supresja wibracji
Aktywna platforma izolacji wibracji (6 stopni kontroli swobody)
Rezonansowa sztywna struktura wspornika wnęki
System kompensacji wibracji w czasie rzeczywistym
Pola aplikacyjne laserów HE-NE o dużej mocy
1. Zastosowanie w polach przemysłowych
① Produkcja i przetwarzanie precyzji
Półprzewodników cięcia i mikroobróbki (przy użyciu wysokiej dokładności pozycjonowania długości fali 632,8 nm)
System precyzyjnego oznaczania (nieniszczące oznaczenie materiałów wrażliwych na ciepło)
Cienki pomiar i kontrola grubości (dokładność pomiaru zakłóceń osiąga poziom nanometru)
Pomiar i wykrywanie inżynierii
Pomiar wyrównania budynków na dużą skalę (monitorowanie prostości budowy mostu i tunelu)
Dysponujący czujnik przemieszczenia (rozdzielczość lepsza niż 0. 1 μm)
Trójwymiarowy pomiar morfologii (w połączeniu z technologią holograficzną w celu osiągnięcia wykrywania na poziomie mikronów)
Kontrola i automatyzacja jakości
Wykrywanie online wymiarów produktu linii montażowej
Precyzyjny system pozycjonowania zespołu mechanicznego
Wykrywanie powierzchni komponentu optycznego (takie jak pomiar promienia krzywizny soczewki)
2. Badania naukowe i zastosowania medyczne
① Badania informacyjne
Interferometr laserowy (wykrywanie fali grawitacyjnej, analiza wibracji platformy optycznej)
Holograficzny system obrazowania (dynamiczne holograficzne zapisy i reprodukcja)
Standardowe źródło światła spektroskopii (badania na poziomie energii atomowej i molekularnej)
② Biomedicine
Manipulacja komórek i obrazowanie (technologia pincetów laserowych o niskiej mocy)
Terapia fotodynamiczna (badanie ukierunkowanej terapii nowotworowej)
Pomoc chirurgii okulistycznej (spawanie i diagnoza siatkówki)
③ Sprzęt środkowy
Źródło światła cytometru przepływowego
Konfokalny system oświetlenia mikroskopu
Laserowa akupunktura i wyposażenie fizjoterapii
3. Wnioski o obronę i komunikację narodową
① wykrycie i wskazówki
LiDAR core light source (atmospheric detection distance>10 km)
System szkolenia symulacji rakiet
Podwodna komunikacja laserowa (badania niebiesko-zielonego światła)
② Technologia przestrzeni
Komunikacja między satelitarami źródło światła
Target kosmiczny i śledzenie
Grawitacyjne eksperymentalne źródło światła wzbogaty
③ Zastosowania Special
Eksperymentalne źródło światła komunikacji kwantowej
Eksperymentalna diagnoza w osoczu jądrowym
Eksperymentalne precyzyjne czasy fizyki wysokoenergetyki
4. Pojawiające się obszary aplikacyjne
① Technologia Quantum
Eksperymentalne źródło światła lasera zimnego atomu
System generowania stanu kwantowego
② Nowa energia
Badania charakterystyki materiału fotowoltaicznego
Obserwacja procesu elektrody paliwowej
③ Monitorowanie środowiska
Atmosferyczne wykrywanie laserowego spektrum zanieczyszczeń
Pomiar zdalnego wykrywania pola temperatury oceanicznej
Podsumowując, lasery helu-neon wykazują niezastąpioną unikalną wartość w scenariuszach o dużej mocy. W porównaniu z innymi laserami lasery helu-neon mogą zapewnić niezrównaną spójność i stabilność w zastosowaniach takich jak interferometria i obrazowanie holograficzne, które są trudne dla laserów półprzewodników i laserów stałego w stanie.
Dzięki ciągłym przełomom w kluczowych technologiach, takich jak wzbudzenie RF i zarządzanie termicznie, lasery helu o dużej mocy będą odgrywać większą rolę w najnowocześniejszych dziedzinach, takich jak wykrywanie litografii EUV i komunikacja kwantowa przestrzeni. Jego integracja z technologią światłowodową może rodzić nową generację wysoce stabilnych systemów transmisji, a w dziedzinie biomedycyny warto również oczekiwać zastosowań chirurgicznych po poprawie mocy. Pomimo konkurencji ze strony nowych laserów lasery helu będą nadal utrzymywać niezastąpioną pozycję w specjalnych scenariuszach, które „wymagają ekstremalnych wyników optycznych” i nadal promują innowacyjny rozwój precyzji nauki i produkcji wysokiej klasy.
Informacje kontaktowe:
Jeśli masz jakieś pomysły, możesz z nami rozmawiać. Bez względu na to, gdzie są nasi klienci i jakie są nasze wymagania, będziemy przestrzegać naszego celu, aby zapewnić naszym klientom wysoką jakość, niskie ceny i najlepszą usługę.
Email:info@loshield.com
Tel: 0086-18092277517
Faks: 86-29-81323155
WeChat: 0086-18092277517
