Ülikiire laseri omadused, rakendus ja turuväljavaated
2021-08-02
Tegelikult on nanosekund, pikosekund ja femtosekund ajaühikud, 1ns = 10-9s, 1ps = 10-12s, 1FS = 10-15s. See ajaühik tähistab laserimpulsi impulsi laiust. Lühidalt, impulsslaser väljastatakse nii lühikese ajaga. Kuna selle väljundi ühe impulsi aeg on väga-väga lühike, nimetatakse sellist laserit ülikiireks laseriks. Kui laserenergia kontsentreeritakse nii lühikese aja jooksul, saadakse tohutu ühe impulsi energia ja äärmiselt kõrge tippvõimsus. Materjali töötlemise ajal välditakse suurel määral pika impulsi laiuse ja madala intensiivsusega laseri põhjustatud materjali sulamist ja pidevat aurustumist (termiline efekt) ning töötlemise kvaliteeti saab oluliselt parandada.
Tööstuses jagatakse laserid tavaliselt nelja kategooriasse: pidevlaine (CW), kvaasipidev (QCW), lühike impulss (Q-switched) ja ülilühike impulss (lukustatud režiim). Mitmemoodilise CW kiudlaseriga esindatud CW hõivab suurema osa praegusest tööstusturust. Seda kasutatakse laialdaselt lõikamisel, keevitamisel, katmisel ja muudes valdkondades. Sellel on kõrge fotoelektrilise muundamise kiirus ja kiire töötlemiskiirus. Kvaasipidev laine, tuntud ka kui pikk impulss, võib tekitada MS ~ μ S-järgu impulssi töötsükliga 10%, mis muudab impulssvalguse tippvõimsuse üle kümne korra kõrgemaks kui pideval valgusel, mis on väga soodne. puurimiseks, kuumtöötlemiseks ja muudeks rakendusteks. Lühike impulss viitab ns-impulsile, mida kasutatakse laialdaselt lasermärgistamisel, puurimisel, meditsiinilisel ravil, laserkauguse määramisel, teise harmoonilise põlvkonna, sõjaväe- ja muudes valdkondades. Ultralühike impulss on see, mida me nimetame ülikiireks laseriks, sealhulgas PS-i ja FS-i impulsslaserit.
Kui laser mõjub materjalile pikosekundi ja femtosekundi impulsiajaga, muutub töötlemise efekt oluliselt. Femtosekundiline laser võib fokuseerida ruumilisele alale, mis on väiksem kui juuste läbimõõt, muutes elektromagnetvälja intensiivsuse mitu korda kõrgemaks kui aatomite jõud, mis kontrollib neid ümbritsevaid elektrone, et realiseerida palju äärmuslikke füüsilisi tingimusi, mida aatomil ei eksisteeri. maa peal ja seda ei saa teiste meetoditega saada. Impulsienergia kiire suurenemisega võib suure võimsustihedusega laserimpulss hõlpsalt eemaldada välised elektronid, panna elektronid aatomite sidemetest lahti ja moodustama plasma. Kuna laseri ja materjali interaktsiooniaeg on väga lühike, on plasma eemaldatud materjali pinnalt enne, kui tal on aega ümbritsevatele materjalidele energia ülekandmiseks, mis ei avalda ümbritsevatele materjalidele termilist mõju. Seetõttu on ülikiire lasertöötlus tuntud ka kui "külmtöötlus". Samal ajal saab ülikiire laseriga töödelda peaaegu kõiki materjale, sealhulgas metalle, pooljuhte, teemante, safiire, keraamikat, polümeere, komposiite ja vaike, fotoresistmaterjale, õhukesi kilesid, ITO-kilesid, klaasi, päikesepatareisid jne.
Külmtöötluse eeliste tõttu on lühikese impulss- ja ultralühipulsiga laserid sisenenud täppistöötluse valdkondadesse, nagu mikro-nanotöötlemine, peenlaserravi, täppispuurimine, täppislõikamine ja nii edasi. Kuna ülilühike impulss suudab töötlemisenergiat väga kiiresti väikesesse tegevusalasse süstida, muudab hetkeline suure energiatihedusega sadestumine elektronide neeldumise ja liikumisrežiimi, väldib laseri lineaarse neeldumise, energiaülekande ja difusiooni mõju ning muudab põhimõtteliselt interaktsioonimehhanismi. laseri ja mateeria vahel. Seetõttu on see muutunud ka mittelineaarse optika, laserspektroskoopia, biomeditsiini, tugeva välja optika fookuseks. Kondenseeritud aine füüsika on võimas uurimistööriist teaduslikes uurimisvaldkondades.
Võrreldes femtosekundilise laseriga ei pea pikosekundiline laser võimendamiseks impulsse laiendama ja kokku suruma. Seetõttu on pikosekundilise laseri disain suhteliselt lihtne, kulutõhusam, töökindlam ja pädev turul olevaks ülitäpseks ja pingevabaks mikrotöötluseks. Kuid ülikiire ja ülitugev on laseri arendamise kaks peamist suundumust. Femtosekundlaseril on ka suuremad eelised ravis ja teadusuuringutes. Tulevikus on võimalik järgmise põlvkonna ülikiire laser välja töötada kiiremini kui femtosekundiline laser.
We use cookies to offer you a better browsing experience, analyze site traffic and personalize content. By using this site, you agree to our use of cookies.
Privacy Policy
