Jakie są cechy i zastosowania ultrakrótkiego lasera impulsowego?

Ultrakrótkie lasery impulsowemają szerokie perspektywy zastosowania w leczeniu medycznym i zapisie optycznym, a wiele zastosowań znajduje się obecnie na etapie eksperymentalnej praktyczności, w tym zastosowania w badaniach nauk fizycznych.

Kolejną cechą tej technologii jest to, że zakres wykorzystywanych impulsów jest bardzo szeroki. Na przykład w zastosowaniach związanych z komunikacją informacyjną ultrawysoka częstotliwość powtarzania pojedynczego impulsu o małej energii (poziom pJ) wynosi powyżej 100 GHz; Zakres energetyczny poziomu działa przy wysokich częstotliwościach powtórzeń; w zastosowaniach badawczych w naukach kwantowych o dużej intensywności wysokie intensywności szczytowe na poziomie petawatów (PW) można osiągnąć za pomocą impulsów o pojedynczej częstotliwości. Pod względem długości fali, poprzez konwersję długości fali wyjściowej ultrakrótkiego impulsu laserowego, można ją przetwarzać z obszaru miękkiego promieniowania rentgenowskiego o długości kilku nanometrów do impulsu THz odpowiadającego falom submilimetrowym. Biorąc pod uwagę status quo laserów ultrakrótkoimpulsowych z punktu widzenia zastosowań, można je z grubsza podzielić na trzy kategorie.

(1) Lasery do badań w naukach fizycznych. Jest to obszar zastosowania pierwszych urządzeń laserowych o ultrakrótkim impulsie. Ponieważ ta aplikacja nakłada różne wymagania dotyczące charakterystyki impulsu, takie jak długość fali, czas trwania impulsu i energia impulsu, można stosować różne lasery, w tym lasery barwnikowe i lasery ekscymerowe. W przypadku zwracania uwagi na wydajność, a nie na koszty, najczęściej stosuje się lasery na ciele stałym. Lasery na ciele stałym charakteryzują się elastyczną wydajnością (parametry takie jak energia impulsu czy częstotliwość powtarzania mogą być dostrajane w stosunkowo szerokim zakresie), tak jak lasery stosowane do zapłonu syntezy jądrowej czy wielkoskalowe systemy laserowe opracowywane i wykorzystywane w różnych urządzeniach badawczych, wszystkie należą do tej kategorii.

(2) Oczekuje się, że będzie używany jako laser w urządzeniach przemysłowych. Rozważane głównie w dziedzinie pomiarów i przetwarzania. Idealne wyniki przetwarzania można uzyskać za pomocą laserów krótkoimpulsowych, ale należy wziąć pod uwagę niezawodność lub konserwację i koszt sprzętu. W ostatnich latach, wraz z poprawą niezawodności laserów na ciele stałym z synchronizacją modów oraz pojawieniem się laserów światłowodowych dużej mocy, ludzie pokładają duże nadzieje w rozwoju tej dziedziny.

(3) Lasery półprzewodnikowe i lasery światłowodowe jako urządzenia systemów optycznej komunikacji informacyjnej. Jeśli chodzi o to zastosowanie przemysłowe, korzyści społeczne są największe, ale jest on również łatwo uzależniony od warunków społecznych, takich jak warunki rynkowe oraz polityka informacyjna i komunikacyjna. Ludzie wciąż pamiętają kryzys w branży spowodowany pęknięciem bańki IT. Oprócz wydajności urządzenia należy wziąć pod uwagę takie kwestie, jak jego niezawodność, koszt i ochrona środowiska, a wymagania techniczne są surowe. Z perspektywy długoterminowej dziedziną, która wiąże się z największymi oczekiwaniami jest dziedzina komunikacji.

W ostatnich latach spopularyzowano technologię światła ultrakrótkiego impulsu, a od lat 90. XX wieku w praktyce zastosowano różne przestrajalne lasery na ciele stałym z synchronizacją trybu ultrakrótkiego impulsu. Laser przestrajalny to laser ograniczony fotonami, w którym niższy poziom energii lasera znajduje się w stanie wzbudzonym wibracyjnym, co poszerza pasmo częstotliwości oscylacji.

Typowy laser Ti:Sapphire pracuje stabilnie, realizując ultrakrótkie (najkrótszy to około 5fs) pulsujące światło o średniej mocy wyjściowej 1 W. W przypadku zastosowania kryształu lasera domieszkowanego jonami Yb, sub-pikosekundowe wyjście impulsowe o wyższej średniej mocy wyjściowej można uzyskać.

Zastosowania laserów krótkoimpulsowych

Podczas cięcia i wiercenia płytek PCB i FPC bardzo ważne jest zminimalizowanie strefy wpływu ciepła. Strefa wpływu ciepła ciętej powierzchni lub materiału w pobliżu otworu jest w pewnym stopniu rodzajem degradacji termicznej. Zastosowanie laserów o ultrakrótkiej szerokości impulsu minimalizuje strefę wpływu ciepła. Ultrakrótkie impulsy mogą sprawić, że proces obróbki laserowej będzie „chłodniejszy”, czyli „obróbka na zimno”. Dzieje się tak, ponieważ czas trwania impulsu jest krótszy niż czas dyfuzji termicznej w materiałach organicznych, co oznacza, że ​​większość energii impulsu laserowego jest przenoszona przez wyrzucany materiał, zanim będzie mógł się rozproszyć.

Lasery o ultrakrótkich impulsach (USP) o szerokości impulsu w zakresie femtosekund i pikosekund mogą dobrze ograniczać energię w pobliżu plamki lasera. Kiedy gęstość mocy osiągnie dziesiątki GW na centymetr kwadratowy, obróbka laserowa osiągnie stan „zimnej” ablacji, to znaczy w tym przypadku większość materiału jest bezpośrednio odparowywana z obszaru kierowanego laserem. W ten sposób pośrednie uszkodzenia, które mogą wystąpić w pobliżu miejsca, są znacznie zmniejszone, ponieważ materiał odparowuje w krótkim czasie, a ciepło nie ma czasu na przewodzenie. Większość pochłoniętej energii jest przenoszona przez ablowany materiał w postaci energii kinetycznej. Niestety, obecnie lasery ultrakrótkoimpulsowe są trudne do zastosowania w produkcji przemysłowej. Głównym powodem jest to, że prędkość przetwarzania jest niska ze względu na niską średnią moc, dlatego trudno jest połączyć ją z automatycznym sprzętem do obróbki materiałów. Ponadto laser ma stosunkowo duże rozmiary (lasery dedykowane budowane są na platformach optycznych).

Chociaż energia impulsu laserów ultrakrótkich impulsów jest znacznie mniejsza niż laserów nanosekundowych, niższy próg ablacji (wyższa wydajność przetwarzania) tych laserów równoważy zmniejszoną energię impulsu, więc wydajność jest wyższa. Ponadto lasery o ultrakrótkich impulsach charakteryzują się większą częstotliwością powtarzania impulsów, co umożliwia szybkie przetwarzanie wielokrotne, co czyni je idealnymi do selektywnej obróbki cieńszych warstw na podłożach, zwykle ceramicznych.

Ultraszybki laser dostarczony przezJTBYShield Laser Technology Co., Ltd.to femtosekundowy system wzmacniania lasera o najniższym koszcie posiadania na rynku. Integruje wszystkie komponenty do generowania impulsów femtosekundowych o dużej mocy w jednym pudełku i wykorzystuje femtosekundowy laser światłowodowy domieszkowany erbem jako źródło nasion oraz specjalną konstrukcję bez regulacji (NOTweak), tworząc unikalny na świecie, ultra-stabilny, ultrakompaktowy system wzmacniania impulsów tytanowo-szafirowych z serii CPA.

Informacje kontaktowe:

Jeśli masz jakieś pomysły, możesz z nami porozmawiać. Bez względu na to, gdzie są nasi klienci i jakie są nasze wymagania, będziemy podążać za naszym celem, aby zapewnić naszym klientom wysoką jakość, niskie ceny i najlepszą obsługę.