Шта су ултрабрзи ласери и како се користе?

Дефиниција ултрабрзих ласера

Ултрабрзи ласери се односе на ласере који емитују изузетно кратке импулсе, обично у пикосекундном (10⁻¹² секунди) или фемтосекундном (10⁻¹⁵ секунди) опсегу. Због свог ултракратког трајања импулса, ови ласери интерагују са материјалима првенствено путем нетермалних, нелинеарних ефеката, значајно смањујући дифузију топлоте и термичка оштећења. Ова јединствена карактеристика чини ултрабрзе ласере идеалним за прецизну микрообраду, медицинске процедуре и научна истраживања.

Примене ултрабрзих ласера

Са својом високом вршном снагом и минималним термичким утицајем, ултрабрзи ласери се широко примењују у разним индустријама, укључујући:

1. Индустријска микрообрада: Ултрабрзи ласери омогућавају прецизно сечење, бушење, обележавање и обраду површина на микро и нано нивоу са минималним зонама утицаја топлоте.

2. Медицинско и биомедицинско снимање: У офталмологији, фемтосекундни ласери се користе за ЛАСИК операције ока, омогућавајући прецизно сечење рожњаче уз минималне постоперативне компликације. Поред тога, примењују се у мултифотонској микроскопији и анализи биомедицинског ткива.

3. Научно истраживање: Ови ласери играју кључну улогу у временски разрешеној спектроскопији, нелинеарној оптици, квантној контроли и истраживању нових материјала, омогућавајући научницима да истражују ултрабрзу динамику на атомском и молекуларном нивоу.

4. Оптичке комуникације: Одређени ултрабрзи ласери, као што су влакнасти ласери од 1,5 μм, раде у оптичком опсегу комуникације са малим губицима, служећи као стабилни извори светлости за брзи пренос података.

Параметри снаге и перформанси

Ултрабрзе ласере карактеришу два кључна параметра снаге:

1. Просечна снага: Креће се од десетина миливата до неколико вати или више, у зависности од захтева примене.

2. Вршна снага: Због изузетно кратког трајања импулса, вршна снага може достићи од неколико киловата до стотина киловата. На пример, неки фемтосекундни ласери одржавају просечну снагу од 1 W, док је њихова вршна снага неколико редова величине већа.

Остали битни индикатори перформанси укључују брзину понављања импулса, енергију импулса и ширину импулса, а све то мора бити оптимизовано на основу специфичних индустријских и истраживачких потреба.

Водећи произвођачи и развој индустрије

Неколико светских произвођача доминира индустријом ултрабрзих ласера:

1. Кохерентна, спектрофизика, Њупорт (MKS) – Основане компаније са зрелом технологијом и широким спектром индустријских и научних примена.

2. TRUMPF, IPG Photonics – Лидери на тржишту у решењима за индустријску ласерску обраду.

3. Кинески произвођачи (Han's Laser, GaussLasers, YSL Photonics) – Нови играчи који остварују значајан напредак у ласерском структурирању, технологијама закључавања модова и системској интеграцији.

Системи за хлађење и управљање температуром

Упркос ниској просечној снази, ултрабрзи ласери генеришу значајну тренутну топлоту због своје високе вршне снаге. Ефикасни системи хлађења су неопходни за обезбеђивање стабилних перформанси и дугог века трајања.

Системи за хлађење: Ултрабрзи ласери су обично опремљени индустријским чилерима са прецизношћу контроле температуре од ±0,1°C или боље како би се одржале стабилне перформансе ласера.

TEYU CWUP серија чилера : Дизајнирани посебно за ултрабрзо ласерско хлађење, ови ласерски чилери нуде ПИД-контролисану регулацију температуре са прецизношћу од чак 0,08°C до 0,1°C. Такође подржавају RS485 комуникацију за даљинско праћење и управљање, што их чини идеалним за ултрабрзе ласерске системе од 3W -60W.

Будући трендови у ултрабрзим ласерима

Индустрија ултрабрзих ласера се развија ка:

1. Краћи импулси, већа вршна снага: Континуирани напредак у закључавању модова и компресији импулса омогућиће атосекундне импулсне ласере за екстремно прецизне примене.

2. Модуларни и компактни системи: Будући ултрабрзи ласери биће интегрисанији и једноставнији за коришћење, смањујући сложеност и трошкове примене.

3. Нижи трошкови и локализација: Како се кључне компоненте попут ласерских кристала, извора пумпи и система за хлађење буду производиле у земљи, трошкови ултрабрзих ласера ће се смањивати, што ће олакшати ширу примену.

4. Међуиндустријска интеграција: Ултрабрзи ласери ће се све више спајати са областима као што су оптичке комуникације, квантне информације, прецизна обрада и биомедицинска истраживања, покрећући нове технолошке иновације.

Закључак

Ултрабрза ласерска технологија брзо напредује, нудећи неупоредиву прецизност и минималне термичке ефекте у индустријским, медицинским и научним областима. Водећи произвођачи настављају да усавршавају параметре ласера и технике интеграције, док напредак у системима за хлађење и управљање температуром побољшава стабилност ласера. Како се трошкови смањују, а међуиндустријске примене шире, ултрабрзи ласери ће револуционисати вишеструке високотехнолошке индустрије.