Каковы характеристики и области применения ультракороткоимпульсного лазера?

Ультракороткие импульсные лазерыимеют широкие перспективы применения в лечении и оптической записи, и многие приложения в настоящее время находятся на экспериментальной стадии практической реализации, включая приложения в исследованиях физических наук.

Еще одной особенностью этой технологии является то, что диапазон используемых импульсов очень широк. Например, в приложениях информационной связи сверхвысокая частота повторения одиночного импульса с малой энергией (уровень пДж) превышает 100 ГГц; Энергетический диапазон уровня работает с высокой частотой повторения; в приложениях для высокоинтенсивных квантовых научных исследований высокая пиковая интенсивность на уровне петаватт (PW) может быть достигнута с помощью одночастотных импульсов. Что касается длины волны, путем преобразования выходной длины волны сверхкоротких импульсов лазера ее можно преобразовать из области мягкого рентгеновского излучения в несколько нанометров в терагерцовый импульс, эквивалентный субмиллиметровым волнам. Принимая во внимание статус-кво лазеров ультракоротких импульсов с точки зрения применения, их можно условно разделить на следующие три категории.

(1) Лазеры для физических исследований. Это область применения первых созданных лазерных устройств ультракоротких импульсов. Поскольку это приложение предъявляет различные требования к характеристикам импульса, таким как длина волны, длительность импульса и энергия импульса, можно использовать различные лазеры, включая лазеры на красителях и эксимерные лазеры. Если обращать внимание на производительность и не учитывать стоимость, в основном используются твердотельные лазеры. Твердотельные лазеры имеют гибкие характеристики (такие параметры, как энергия импульса или частота повторения, могут быть настроены в относительно широком диапазоне), такие как лазеры, используемые для зажигания ядерного синтеза, или крупномасштабные лазерные системы, разработанные и используемые в различном исследовательском оборудовании, все относятся к этой категории.

(2) Ожидается, что он будет использоваться в качестве лазера для промышленного оборудования. В основном рассматривается в области измерения и обработки. Идеальные результаты обработки могут быть получены при использовании короткоимпульсных лазеров, но необходимо учитывать надежность, техническое обслуживание и стоимость оборудования. В последние годы, с повышением надежности твердотельных лазеров с синхронизацией мод и появлением мощных волоконных лазеров, люди возлагают большие надежды на развитие этой области.

(3) Полупроводниковые лазеры и волоконные лазеры как устройства оптических систем передачи информации. Что касается этого промышленного применения, социальные выгоды являются самыми большими, но оно также легко зависит от социальных условий, таких как рыночные условия и политика в области информации и коммуникации. Люди до сих пор помнят депрессию в отрасли, вызванную лопнувшим ИТ-пузырем. В дополнение к характеристикам устройства необходимо также учитывать такие вопросы, как его надежность, стоимость и защита окружающей среды, а также предъявляются строгие технические требования. В долгосрочной перспективе сфера коммуникации является областью самых высоких ожиданий.

В последние годы была популяризирована технология ультракоротких импульсов, а с 1990-х годов стали применяться различные перестраиваемые сверхкороткие импульсы твердотельных лазеров с синхронизацией мод. Перестраиваемый лазер — это фотонный лазер, в котором нижний энергетический уровень лазера находится в колебательно-возбужденном состоянии, что расширяет полосу частот генерации.

Типичный Ti:Sapphire лазер работает стабильно, реализуя сверхкороткий (самый короткий около 5 фс) импульсный свет со средней выходной мощностью 1 Вт. Если используется лазерный кристалл, легированный ионами Yb, выход субпикосекундного импульса с более высокой средней выходной мощностью может быть получен.

Применение короткоимпульсных лазеров

При резке и сверлении печатных плат и ФПК очень важно свести к минимуму зону термического влияния. Зона термического влияния поверхности реза или материала вблизи отверстия в той или иной степени является разновидностью термической деградации. Использование лазеров ультракороткой длительности импульса сводит к минимуму зону термического влияния. Ультракороткие импульсы могут сделать процесс лазерной обработки более «холодным», то есть «холодной обработкой». Это связано с тем, что продолжительность импульса короче, чем время термодиффузии в органических материалах, а это означает, что большая часть энергии лазерного импульса уносится выбрасываемым материалом до того, как он сможет диффундировать.

Лазеры сверхкоротких импульсов (USP) с шириной импульса в фемтосекундном и пикосекундном диапазоне могут хорошо удерживать энергию вблизи лазерного пятна. Когда плотность мощности достигает десятков ГВт на квадратный сантиметр, лазерная обработка будет достигать «холодного» состояния абляции, то есть в этом случае большая часть материала испаряется непосредственно из зоны воздействия лазера. Таким образом, косвенный ущерб, который может возникнуть вблизи пятна, значительно снижается, потому что материал испаряется за короткое время, и тепло не успевает проводить тепло. Большая часть поглощенной энергии уносится абляционным материалом в виде кинетической энергии. К сожалению, в настоящее время лазеры ультракоротких импульсов трудно применимы в промышленном производстве. Основная причина заключается в том, что скорость обработки низкая из-за низкой средней мощности, поэтому ее трудно комбинировать с автоматическим оборудованием для обработки материалов. Кроме того, лазер имеет относительно большие размеры (специальные лазеры построены на оптических платформах).

Хотя энергия импульса лазеров ультракоротких импульсов намного меньше, чем у наносекундных лазеров, более низкий порог абляции (более высокая эффективность обработки) этих лазеров компенсирует уменьшенную энергию импульса, поэтому выход выше. Кроме того, лазеры с ультракороткими импульсами имеют более высокую частоту повторения импульсов для поддержки быстрой многократной обработки, что делает их идеальными для выборочной обработки более тонких слоев поверх подложек, обычно керамики.

Сверхбыстрый лазер производстваJTBYShield Laser Technology Co., Ltd.это фемтосекундная лазерная система усиления с самой низкой стоимостью владения на рынке сегодня. Он объединяет все компоненты для генерации мощных фемтосекундных импульсов в одном блоке и использует волоконный фемтосекундный лазер, легированный эрбием, в качестве источника затравки, а также специальную конструкцию без регулировки (NOTweak), образуя уникальную в мире сверхстабильную, сверхкомпактная система усиления чирпированных импульсов с титановым сапфиром серии CPA.

Контактная информация:

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