Хэт хурдан лазер гэж юу вэ, тэдгээрийг хэрхэн ашигладаг вэ?

Хэт хурдан лазерын тодорхойлолт

Хэт хурдан лазер гэдэг нь ихэвчлэн пикосекунд (10⁻¹² секунд) эсвэл фемтосекунд (10⁻¹⁵ секунд)-ийн хязгаарт маш богино импульс ялгаруулдаг лазеруудыг хэлдэг. Хэт богино импульсийн үргэлжлэх хугацаанаас шалтгаалан эдгээр лазерууд нь материалуудтай голчлон дулааны бус, шугаман бус нөлөөллөөр харилцан үйлчилж, дулааны тархалт болон дулааны гэмтлийг мэдэгдэхүйц бууруулдаг. Энэхүү өвөрмөц шинж чанар нь хэт хурдан лазеруудыг нарийн микро боловсруулалт, эмнэлгийн процедур, шинжлэх ухааны судалгаанд тохиромжтой болгодог.

Хэт хурдан лазерын хэрэглээ

Өндөр оргил хүч болон хамгийн бага дулааны нөлөөллийн ачаар хэт хурдан лазеруудыг янз бүрийн салбарт өргөн ашигладаг бөгөөд үүнд:

1. Аж үйлдвэрийн бичил боловсруулалт: Хэт хурдан лазерууд нь дулааны нөлөөлөлд хамгийн бага өртсөн бүсүүдтэй микро болон нано түвшинд нарийн зүсэлт, өрөмдлөг, тэмдэглэгээ, гадаргуугийн боловсруулалтыг хийх боломжийг олгодог.

2. Анагаах ухаан ба биоанагаахын дүрслэл: Нүдний эмгэг судлалын салбарт фемтосекундын лазерыг LASIK нүдний мэс засалд ашигладаг бөгөөд мэс заслын дараах хүндрэлийг хамгийн бага байлгахын зэрэгцээ эвэрлэг бүрхэвчийг нарийн зүсэх боломжийг олгодог. Нэмж дурдахад тэдгээрийг олон фотон микроскоп болон биоанагаахын эдийн шинжилгээнд ашигладаг.

3. Шинжлэх ухааны судалгаа: Эдгээр лазерууд нь цаг хугацааны шийдлээр тодорхойлогддог спектроскопи, шугаман бус оптик, квант хяналт, шинэ материалын судалгаанд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг бөгөөд эрдэмтдэд атомын болон молекулын түвшинд хэт хурдан динамикийг судлах боломжийг олгодог.

4. Оптик харилцаа холбоо: 1.5μm шилэн кабелийн лазер гэх мэт зарим хэт хурдан лазерууд нь бага алдагдалтай шилэн кабелийн холбооны зурваст ажилладаг бөгөөд өндөр хурдтай өгөгдөл дамжуулах тогтвортой гэрлийн эх үүсвэр болдог.

Эрчим хүч ба гүйцэтгэлийн параметрүүд

Хэт хурдан лазерууд нь хоёр гол чадлын параметрээр тодорхойлогддог:

1. Дундаж чадал: Хэрэглээний шаардлагаас хамааран хэдэн арван милливаттаас хэдэн ватт ба түүнээс дээш хэлбэлздэг.

2. Оргил хүч: Импульсийн үргэлжлэх хугацаа маш богино тул оргил хүч нь хэдэн киловаттан хэдэн зуун киловатт хүртэл хүрч болно. Жишээлбэл, зарим фемтосекундын лазерууд дунджаар 1Вт чадалтай байдаг бол оргил хүч нь хэд дахин өндөр байдаг.

Бусад чухал гүйцэтгэлийн үзүүлэлтүүдэд импульсийн давталтын хурд, импульсийн энерги, импульсийн өргөн зэрэг багтдаг бөгөөд эдгээрийг бүгдийг нь үйлдвэрлэлийн болон судалгааны тодорхой хэрэгцээнд үндэслэн оновчтой болгох ёстой.

Тэргүүлэх үйлдвэрлэгчид ба салбарын хөгжил

Хэт хурдан лазерын салбарт дэлхийн хэд хэдэн үйлдвэрлэгчид ноёрхож байна:

1. Когерент, Спектра-Физик, Ньюпорт (MKS) – Төлөвшсөн технологи, өргөн хүрээний аж үйлдвэр, шинжлэх ухааны хэрэглээтэй, тогтсон компаниуд.

2. TRUMPF, IPG Photonics – Аж үйлдвэрийн лазер боловсруулах шийдлүүдийн зах зээлийн тэргүүлэгчид.

3. Хятадын үйлдвэрлэгчид (Han's Laser, GaussLasers, YSL Photonics) – Лазерын бүтэц, горим түгжих технологи, системийн интеграцийн чиглэлээр томоохон дэвшил гаргаж буй шинээр гарч ирж буй тоглогчид.

Хөргөлтийн систем ба дулааны менежмент

Дундаж чадал багатай хэдий ч хэт хурдан лазерууд нь оргил үеийн өндөр хүчин чадлаасаа шалтгаалан ихээхэн хэмжээний агшин зуурын дулаан ялгаруулдаг. Үр ашигтай хөргөлтийн систем нь тогтвортой ажиллагаа, ашиглалтын хугацааг уртасгахын тулд зайлшгүй шаардлагатай.

Хөргөлтийн систем: Хэт хурдан лазерууд нь лазерын тогтвортой ажиллагааг хадгалахын тулд ±0.1°C ба түүнээс дээш температурын хяналтын нарийвчлалтай үйлдвэрлэлийн хөргөгчөөр тоноглогдсон байдаг.

TEYU CWUP цувралын хөргөгч: Хэт хурдан лазер хөргөлтөд зориулан тусгайлан бүтээсэн эдгээр лазер хөргөгч нь 0.08°C-аас 0.1°C хүртэлх нарийвчлалтайгаар PID хяналттай температурын зохицуулалтыг санал болгодог. Мөн тэдгээр нь алсын удирдлага, хяналтад зориулсан RS485 холболтыг дэмждэг тул 3W-60W хэт хурдан лазер системд тохиромжтой.

Хэт хурдан лазерын ирээдүйн чиг хандлага

Хэт хурдан лазерын салбар дараахь чиглэлд хөгжиж байна.

1. Богино импульс, өндөр оргил хүчин чадал: Горим түгжих болон импульсийн шахалтын тасралтгүй дэвшил нь аттосекундын импульсийн лазерыг хэт нарийвчлалтай ашиглах боломжийг олгоно.

2. Модульчлагдсан ба авсаархан системүүд: Ирээдүйн хэт хурдан лазерууд нь илүү цогц, хэрэглэхэд хялбар байх бөгөөд нарийн төвөгтэй байдал болон хэрэглээний зардлыг бууруулах болно.

3. Бага зардал ба нутагшуулалт: Лазер талст, шахуургын эх үүсвэр, хөргөлтийн систем зэрэг гол бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг дотооддоо үйлдвэрлэдэг болсноор хэт хурдан лазерын өртөг буурч, өргөн хэрэглээнд нийцэх болно.

4. Салбар хоорондын интеграци: Хэт хурдан лазерууд нь оптик холбоо, квант мэдээлэл, нарийн боловсруулалт, биоанагаахын судалгаа зэрэг салбаруудтай улам бүр нэгдэж, шинэ технологийн инновацийг бий болгоно.

Дүгнэлт

Хэт хурдан лазер технологи хурдацтай хөгжиж, аж үйлдвэр, анагаах ухаан, шинжлэх ухааны салбарт хосгүй нарийвчлал, хамгийн бага дулааны нөлөөллийг санал болгож байна. Тэргүүлэх үйлдвэрлэгчид лазерын параметрүүд болон интеграцийн техникийг сайжруулсаар байгаа бол хөргөлт болон дулааны удирдлагын системийн дэвшил нь лазерын тогтвортой байдлыг сайжруулж байна. Зардал буурч, салбар хоорондын хэрэглээ өргөжихийн хэрээр хэт хурдан лазерууд нь олон өндөр технологийн салбарт хувьсгал хийхээр төлөвлөж байна.