Принцип и применение высокой мощности He-Ne Laser

He-ne Laserявляется одним из самых ранних газовых лазеров для достижения непрерывной мощности. Он производит стабильную красную лазерную выходную мощность на длине волны 632,8 нанометров посредством разгрузочного возбуждения смеси гелия (HE) и неоновых (NE) газов.

Ранние лазеры гелия-н-н-н-н-н-н-н-н-н-мощь имели только Milliwatts, но с такими преимуществами, как высокое качество луча, хорошая когерентность и долгий срок службы, они быстро стали стандартным источником света для научных исследований и промышленных измерений. С технологическими достижениями высокоэффективные лазеры гелия-н-н-н-нед (такие как сотни милливаттов) постепенно реализованы путем оптимизации структуры разряда, резонансной конструкции полости и газового соотношения, и были расширены до применения в точной обработке, интерферометрии и других FIELDS. Это все еще один из классических представителей газовых лазеров.

Высокоэтажные лазеры гелия (He-Ne Lasers) имеют незаменимую ценность в научных исследованиях, промышленности и медицинских областях из-за их высокой стабильности, превосходного качества луча и долгого срока службы. По сравнению с другими лазерами, такими как лазеры Co₂ (высокая мощность, но плохая качество луча) и полупроводниковые лазеры (малые размеры, но низкая когерентность), лазеры гелия и неоново-необычные преуспевают в монохромативности, направленности и стационарности частоты, что делает их идеальными источниками света для точного измерения, голографической точки зрения и оптических экспериментах. Кроме того, они имеют простую структуру, низкую стоимость технического обслуживания и не требуют сложной системы охлаждения, что делает их подходящими для долгосрочной стабильной работы. Хотя трудно конкурировать с твердыми или волокнистыми лазерами с точки зрения мощности, лазеры гелия-неонового по-прежнему имеют уникальные преимущества в приложениях с низким и средним мощным применением, которые требуют высокого качества луча.

Сравнение с другими лазерами

Принцип мощного лазера He-ne
1. Рабочая среда:
Смешанный газ гелия (HE) и гелия (NE) (типичное соотношение 5: 1 ~ 10: 1) используется и герметизируется в стеклянной или кварцевой пробирке. Атомы гелия взволнованы метастабильным состоянием (2¹S₀, 2stry Energy Level) путем электронного столкновения, а затем атомы неоновых возбуждаются до высокого уровня энергии (3S₂, 2S₂) с помощью резонансной передачи энергии, образуя инверсию популяции.
2. стимулированное излучение и лазерный выход:
Когда неоновые атомы переходят от уровня энергии 3S₂ к уровню энергии 2p₄, выделяются 632,8 нм (красный свет) фотоны, которые усиливаются с обратной связью через оптическую резонансную полость (окно брадора + высокое отражающее зеркало), чтобы сформировать стабильный выход для лазера.
3. Механизм повышения мощности:
Increasing the discharge current, optimizing the gas pressure (1~10 Torr) and extending the resonant cavity length (>1 м) может увеличить выходную мощность, но тепловой эффект и стабильность режима должны быть сбалансированы.

Ключевые технологии мощных лазеров He-ne
1. Методы повышения мощности
(1) Оптимизация конструкции разрядной трубки

Увеличьте длину (более 1 метра) и диаметр (8-10 мм) разгрузочной трубки, чтобы эффективно расширить эффективное расстояние от усиления среды

Принять сегментированную конструкцию пробирки для достижения многоэтапного усиления

Оптимизируйте форму электрода (такую ​​как полый катод), чтобы улучшить однородность разряда

(2) Оптимизация параметров газа

Точно контролировать соотношение смешивания HE: NE (5: 1 до 10: 1)

Оптимизировать рабочее давление газа (1-10 torr), чтобы сбалансировать усиление и эффекты гашения

Добавить следовые количества аргона (AR), чтобы повысить эффективность сброса

(3) Улучшение метода возбуждения

Используйте радиочастотное возбуждение (13,56 МГц) вместо традиционного выписки DC

Достичь разгрузки без электродий

Повышение эффективности энергосбережения и увеличить плотность мощности более чем на 30%

2. Теплозное рассеяние и контроль стабильности
(1) Система теплового управления

Градовая конструкция управления температурой: постоянная температура разгрузочной трубки (± 0. 1 степень) + резонансная полость тепловая компенсация

Эффективный раствор рассеивания тепла:

Water cooling (>100 Вт/см² тепловая пропускная способность)

Микроканальное воздушное охлаждение (компактная конструкция)

Применение материалов с низким тепловым расширением (такие как микрокристаллическое стекло)

(2) Технология частотной стабилизации

Раствор активной частоты стабилизации:

Стабилизация частоты Zeeman (стабильность до 10⁻⁹)

Стабилизация частоты поглощения насыщения (ссылка на молекулу йода)

Пассивная частотная стабилизация:

Ультра-низкое расширение дизайн полости полости

Двойной параметр температуры компенсация

(3) подавление вибрации

Активная платформа изоляции вибрации (6 градусов контроля свободы)

Резонансная конструкция поддержки резонансной полости

Система компенсации вибрации в реальном времени

Поля применения высокоэффективных лазеров HE-ne
1. Применение в промышленных областях
① Высокое производство и обработка
Полупроводниковая резка пластин и микрообразование (с использованием высокой точности позиционирования длиной волны 632,8 нм)
Система точной маркировки (неразрушающая маркировка чувствительных к тепло)
Измерение тонкой пленки и контроль толщины (точность измерения интерференции достигает уровня нанометра)
② Инжинирирование измерений и обнаружения
Крупномасштабное измерение выравнивания зданий (мониторинг прямой строительства моста и туннеля)
Датчик смещения высокого определения (разрешение лучше, чем 0. 1 мкм)
Трехмерное измерение морфологии (в сочетании с голографической технологией для достижения обнаружения микронного уровня)
③ Катальный контроль и автоматизация
Онлайн -обнаружение ассамблежной линии размеров продукта
Система позиционирования с точным механическим сбором
Обнаружение поверхности оптического компонента (например, измерение радиуса кривизны линзы)
2. Научные исследования и медицинские применения
①cientific Research
Лазерный интерферометр (обнаружение гравитационной волны, анализ вибрации оптической платформы)
Голографическая система визуализации (динамическая голографическая запись и воспроизведение)
Стандартный источник света спектроскопии (исследования атомного и молекулярного уровня энергии)
②biomedicine
Манипуляция и визуализация клеток (технология лазерных пинцет с низким энергопотреблением)
Фотодинамическая терапия (изучение целевой опухолевой терапии)
Офтальмологическая операция помощи (сварка сетчатки и диагноз)
③ Медицинское оборудование
Источник света проточного цитометра
Система освещения конфокального микроскопа
Лазерное иглоукалывание и физиотерапевтическое оборудование
3. Заявки на национальную оборону и коммуникацию
① Выявление и руководство
LiDAR core light source (atmospheric detection distance>10 км)
Система обучения моделирования ракет
Подводная лазерная связь (исследование преобразования синего зеленого света)
②pace Technology
Источник света между сателлитной связи маяка
Космическая цель и отслеживание
Гравитационная экспериментальная проверка красного смещения
③ Специальные приложения
Квантовая коммуникационная экспериментальная источник света
Экспериментальная диагностика плазмы ядерного слияния
Высокоэнергетическая физика экспериментальных сроков точности
4. Новые области применения
Technology Technology
Экспериментальный лазерный свет холодного атом
Квантовая запутанная система генерации состояний
② Новая энергия
Исследование характеристик фотоэлектрического материала
Наблюдение за процессом электрода топливных элементов
③envervenmental Monitoring
Обнаружение атмосферного лазерного спектра
Измерение дистанционного зондирования поля океана

Таким образом, лазеры гелия-н-н-н-н-н-н-н-н-н-н-н-необработанные уникальные значения в мощных сценариях. По сравнению с другими лазерами, гелиевые лазеры могут обеспечить непревзойденную когерентность и стабильность в таких приложениях, как интерферометрия и голографическая визуализация, что трудно для достижения полупроводниковых лазеров и твердотельных лазеров.

С непрерывными прорывами в ключевых технологиях, таких как радиочастотное возбуждение и тепловое управление, высокоэффективные лазеры гелия-н-н-н-н-н-н-н-н-н-н-н-н-н-н-н-н-н-н-н-н-н-н-н-н-н-н-н-н-н-н-н-н-н-нед достижение будут играть большую роль в передовых областях, таких как обнаружение литографии EUV и квантовая связь космической квантовой связи. Его интеграция с волоконно -оптической технологией может привести к рождению нового поколения высокостабильных систем передачи, а также в области биомедицины хирургические применения после повышения мощности также стоит ожидать. Несмотря на конкуренцию со стороны новых лазеров, гелиевые лазеры будут продолжать поддерживать незаменимую позицию в специальных сценариях, которые «требуют экстремальных оптических показателей» и будут продолжать способствовать инновационному развитию точной науки и высококачественного производства.

Контактная информация:

Если у вас есть какие -либо идеи, не стесняйтесь поговорить с нами. Независимо от того, где находятся наши клиенты и каковы наши требования, мы будем следить за нашей целью предоставить нашим клиентам высокое качество, низкие цены и лучший сервис.