Што се ултрабрзи ласери и како се користат?

Дефиниција на ултрабрзи ласери

Ултрабрзите ласери се однесуваат на ласери кои емитуваат екстремно кратки импулси, обично во опсег од пикосекунди (10⁻¹² секунди) или фемтосекунди (10⁻¹⁵ секунди). Поради нивното ултракратко траење на пулсот, овие ласери комуницираат со материјалите првенствено преку нетермички, нелинеарни ефекти, значително намалувајќи ја дифузијата на топлина и термичкото оштетување. Оваа уникатна карактеристика ги прави ултрабрзите ласери идеални за прецизна микромашинска обработка, медицински процедури и научни истражувања.

Примени на ултрабрзи ласери

Со нивната висока врвна моќност и минимално термичко влијание, ултрабрзите ласери се широко применети во различни индустрии, вклучувајќи:

1. Индустриска микромашинска обработка: Ултрабрзите ласери овозможуваат прецизно сечење, дупчење, обележување и обработка на површини на микро и нано нивоа со минимални зони погодени од топлина.

2. Медицинско и биомедицинско снимање: Во офталмологијата, фемтосекундните ласери се користат за LASIK хирургија на очите, обезбедувајќи прецизно сечење на рожницата со минимални постоперативни компликации. Дополнително, тие се применуваат во мултифотонска микроскопија и биомедицинска анализа на ткива.

3. Научно истражување: Овие ласери играат клучна улога во спектроскопијата со временска резолуција, нелинеарната оптика, квантната контрола и истражувањето на нови материјали, овозможувајќи им на научниците да истражуваат ултрабрза динамика на атомско и молекуларно ниво.

4. Оптички комуникации: Одредени ултрабрзи ласери, како што се ласерите со влакна од 1,5 μm, работат во комуникацискиот опсег со ниски загуби на оптички влакна, служејќи како стабилни извори на светлина за брз пренос на податоци.

Параметри на моќност и перформанси

Ултрабрзите ласери се карактеризираат со два клучни параметри на моќност:

1. Просечна моќност: Се движи од десетици миливати до неколку вати или повеќе, во зависност од барањата на апликацијата.

2. Врвна моќност: Поради екстремно краткото времетраење на импулсот, врвната моќност може да достигне од неколку киловати до стотици киловати. На пример, некои фемтосекундни ласери одржуваат просечна моќност од 1W, додека нивната врвна моќност е неколку редови на големина поголема.

Други основни индикатори за перформанси вклучуваат стапка на повторување на пулсирањата, енергија на пулсот и ширина на пулсот, од кои сите мора да се оптимизираат врз основа на специфичните индустриски и истражувачки потреби.

Водечки производители и развој на индустријата

Неколку глобални производители доминираат во индустријата за ултрабрзи ласери:

1. Кохерентна, Спектра-Физика, Њупорт (MKS) – Воспоставени компании со зрела технологија и широк спектар на индустриски и научни апликации.

2. ТРУМПФ, ИПГ Фотоникс – Лидери на пазарот во решенија за индустриска ласерска обработка.

3. Кинески производители (Han's Laser, GaussLasers, YSL Photonics) – Нови играчи кои прават значителен напредок во ласерското структурирање, технологиите за заклучување на режими и системската интеграција.

Системи за ладење и термичко управување

И покрај нивната ниска просечна моќност, ултрабрзите ласери генерираат значителна моментална топлина поради нивната висока врвна моќност. Ефикасните системи за ладење се неопходни за да се обезбедат стабилни перформанси и продолжен работен век.

Системи за ладење: Ултрабрзите ласери најчесто се опремени со индустриски ладилници со прецизност на контрола на температурата од ±0,1°C или поголема за да се одржат стабилни перформанси на ласерот.

Ладилници од серијата TEYU CWUP : Дизајнирани специјално за ултрабрзо ласерско ладење, овие ласерски ладилници нудат PID-контролирана регулација на температурата со прецизност од 0,08°C до 0,1°C. Тие исто така поддржуваат RS485 комуникација за далечинско следење и контрола, што ги прави идеални за ултрабрзи ласерски системи од 3W -60W.

Идни трендови во ултрабрзите ласери

Ултрабрзата ласерска индустрија се развива кон:

1. Пократки импулси, поголема врвна моќност: Тековните достигнувања во заклучувањето на режимите и компресијата на пулсите ќе овозможат атосекундни пулсни ласери за екстремно прецизни апликации.

2. Модуларни и компактни системи: Идните ултрабрзи ласери ќе бидат поинтегрирани и полесни за користење, намалувајќи ја сложеноста и трошоците за примена.

3. Пониски трошоци и локализација: Бидејќи клучните компоненти како ласерските кристали, изворите на пумпи и системите за ладење стануваат домашно произведени, трошоците за ултрабрзи ласери ќе се намалат, што ќе овозможи пошироко усвојување.

4. Меѓуиндустриска интеграција: Ултрабрзите ласери сè повеќе ќе се спојуваат со области како што се оптичките комуникации, квантните информации, прецизната машинска обработка и биомедицинските истражувања, поттикнувајќи нови технолошки иновации.

Заклучок

Ултрабрзата ласерска технологија брзо напредува, нудејќи неспоредлива прецизност и минимални термички ефекти во индустриските, медицинските и научните области. Водечките производители продолжуваат да ги усовршуваат параметрите на ласерот и техниките за интеграција, додека напредокот во системите за ладење и термичко управување ја подобрува стабилноста на ласерот. Со намалувањето на трошоците и проширувањето на меѓуиндустриските апликации, ултрабрзите ласери се подготвени да револуционизираат повеќе високотехнолошки индустрии.