Што такое звышхуткія лазеры і як яны выкарыстоўваюцца?

Вызначэнне звышхуткіх лазераў

Звышхуткія лазеры — гэта лазеры, якія выпраменьваюць надзвычай кароткія імпульсы, звычайна ў пікасекундным (10⁻¹² секунд) або фемтасекундным (10⁻¹⁵ секунд) дыяпазоне. Дзякуючы ультракароткай працягласці імпульсу, гэтыя лазеры ўзаемадзейнічаюць з матэрыяламі ў асноўным праз нецеплавыя, нелінейныя эфекты, значна памяншаючы распаўсюджванне цяпла і тэрмічнае пашкоджанне. Гэтая ўнікальная характарыстыка робіць звышхуткія лазеры ідэальнымі для дакладнай мікраапрацоўкі, медыцынскіх працэдур і навуковых даследаванняў.

Прымяненне звышхуткіх лазераў

Дзякуючы высокай пікавай магутнасці і мінімальнаму цеплавому ўздзеянню, звышхуткія лазеры шырока выкарыстоўваюцца ў розных галінах прамысловасці, у тым ліку:

1. Прамысловая мікраапрацоўка: Звышхуткія лазеры дазваляюць рабіць дакладную рэзку, свідраванне, маркіроўку і апрацоўку паверхняў на мікра- і нанаўзроўнях з мінімальнымі зонамі цеплавога ўздзеяння.

2. Медыцынская і біямедыцынская візуалізацыя: У афтальмалогіі фемтасекундныя лазеры выкарыстоўваюцца для аперацый на вачах па тэхналогіі LASIK, забяспечваючы дакладнае разразанне рагавіцы з мінімальнымі пасляаперацыйнымі ўскладненнямі. Акрамя таго, яны ўжываюцца ў шматфатоннай мікраскапіі і біямедыцынскім аналізе тканін.

3. Навуковыя даследаванні: Гэтыя лазеры адыгрываюць вырашальную ролю ў спектраскапіі з часавым разрозненнем, нелінейнай оптыцы, квантавым кіраванні і даследаваннях новых матэрыялаў, дазваляючы навукоўцам даследаваць звышхуткую дынаміку на атамным і малекулярным узроўнях.

4. Аптычная сувязь: Некаторыя звышхуткія лазеры, такія як валаконныя лазеры з даўжынёй хвалі 1,5 мкм, працуюць у дыяпазоне аптычнай валаконнай сувязі з нізкімі стратамі, служачы стабільнымі крыніцамі святла для хуткаснай перадачы дадзеных.

Параметры магутнасці і прадукцыйнасці

Звышхуткія лазеры характарызуюцца двума ключавымі параметрамі магутнасці:

1. Сярэдняя магутнасць: Вар'іруецца ад дзясяткаў міліват да некалькіх ват і вышэй, у залежнасці ад патрабаванняў прымянення.

2. Пікавая магутнасць: З-за надзвычай кароткай працягласці імпульсу пікавая магутнасць можа дасягаць ад некалькіх кілават да соцень кілават. Напрыклад, некаторыя фемтасекундныя лазеры падтрымліваюць сярэднюю магутнасць 1 Вт, у той час як іх пікавая магутнасць на некалькі парадкаў вышэйшая.

Іншыя важныя паказчыкі прадукцыйнасці ўключаюць частату паўтарэння імпульсаў, энергію імпульсу і шырыню імпульсу, і ўсе яны павінны быць аптымізаваны ў залежнасці ад канкрэтных прамысловых і даследчых патрэб.

Вядучыя вытворцы і развіццё галіны

Некалькі сусветных вытворцаў дамінуюць у індустрыі звышхуткіх лазераў:

1. Кагерэнтная, спектрафізіка, Ньюпорт (MKS) – Устояныя кампаніі з развітымі тэхналогіямі і шырокім спектрам прамысловых і навуковых ужыванняў.

2. TRUMPF, IPG Photonics – Лідары рынку прамысловых рашэнняў для лазернай апрацоўкі.

3. Кітайскія вытворцы (Han's Laser, GaussLasers, YSL Photonics) – Новыя гульцы, якія дасягаюць значных поспехаў у лазерным структураванні, тэхналогіях блакавання мод і сістэмнай інтэграцыі.

Сістэмы астуджэння і цеплавое кіраванне

Нягледзячы на нізкую сярэднюю магутнасць, звышхуткія лазеры імгненна генеруюць значнае цяпло дзякуючы высокай пікавай магутнасці. Эфектыўныя сістэмы астуджэння неабходныя для забеспячэння стабільнай працы і працяглага тэрміну службы.

Чылерныя сістэмы: Звышхуткія лазеры звычайна абсталёўваюцца прамысловымі ахаладжальнікамі з дакладнасцю рэгулявання тэмпературы ±0,1°C або лепш для падтрымання стабільнай прадукцыйнасці лазера.

Чылеры серыі TEYU CWUP : Распрацаваныя спецыяльна для звышхуткага лазернага астуджэння, гэтыя лазерныя ахаладжальнікі прапануюць ПІД-кіраванне тэмпературы з дакладнасцю да 0,08–0,1 °C. Яны таксама падтрымліваюць сувязь RS485 для дыстанцыйнага маніторынгу і кіравання, што робіць іх ідэальнымі для звышхуткіх лазерных сістэм магутнасцю 3–60 Вт.

Будучыя тэндэнцыі ў звышхуткіх лазерах

Індустрыя звышхуткіх лазераў развіваецца ў напрамку:

1. Карацейшыя імпульсы, вышэйшая пікавая магутнасць: Пастаянныя дасягненні ў галіне сінхранізацыі мод і сціскання імпульсаў дазволяць выкарыстоўваць атасекундныя імпульсныя лазеры для надзвычай дакладных прымяненняў.

2. Модульныя і кампактныя сістэмы: Будучыя звышхуткія лазеры будуць больш інтэграванымі і зручнымі для карыстальніка, што знізіць складанасць і выдаткі на іх прымяненне.

3. Больш нізкія выдаткі і лакалізацыя: Па меры таго, як такія ключавыя кампаненты, як лазерныя крышталі, крыніцы накачкі і сістэмы астуджэння, будуць вырабляцца ўнутры краіны, кошт звышхуткіх лазераў знізіцца, што будзе спрыяць іх больш шырокаму ўкараненню.

4. Міжгаліновая інтэграцыя: Звышхуткія лазеры будуць усё больш аб'ядноўвацца з такімі галінамі, як аптычная сувязь, квантавая інфармацыя, дакладная апрацоўка і біямедыцынскія даследаванні, што будзе стымуляваць новыя тэхналагічныя інавацыі.

Выснова

Тэхналогія звышхуткасных лазераў імкліва развіваецца, прапаноўваючы непераўзыдзеную дакладнасць і мінімальныя цеплавыя эфекты ў прамысловай, медыцынскай і навуковай галінах. Вядучыя вытворцы працягваюць удасканальваць параметры лазераў і метады інтэграцыі, а ўдасканаленні ў сістэмах астуджэння і цеплавога кіравання павышаюць стабільнасць лазера. Па меры зніжэння выдаткаў і пашырэння міжгаліновых прымяненняў, звышхуткія лазеры гатовыя зрабіць рэвалюцыю ў многіх высокатэхналагічных галінах прамысловасці.