เลเซอร์อัลตราฟาสต์คืออะไร และมีการใช้งานอย่างไร?

คำจำกัดความของเลเซอร์อัลตราฟาสต์

เลเซอร์อัลตราฟาสต์หมายถึงเลเซอร์ที่ปล่อยพัลส์สั้นมาก โดยทั่วไปจะอยู่ในช่วงพิโกวินาที (10⁻¹² วินาที) หรือเฟมโตวินาที (10⁻¹⁵ วินาที) เนื่องจากระยะเวลาพัลส์สั้นมาก เลเซอร์เหล่านี้จึงทำปฏิกิริยากับวัสดุโดยหลักผ่านผลที่ไม่ใช่ความร้อนและไม่เป็นเชิงเส้น จึงช่วยลดการแพร่กระจายความร้อนและความเสียหายจากความร้อนได้อย่างมาก คุณลักษณะเฉพาะตัวนี้ทำให้เลเซอร์ความเร็วสูงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับงานไมโครแมชชีนที่มีความแม่นยำ ขั้นตอนทางการแพทย์ และการวิจัยทางวิทยาศาสตร์

การประยุกต์ใช้งานของเลเซอร์ความเร็วสูง

ด้วยพลังสูงสุดที่สูงและผลกระทบต่อความร้อนที่น้อยที่สุด เลเซอร์ความเร็วสูงจึงถูกนำไปใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมต่างๆ รวมถึง:

1. ไมโครแมชชีนนิ่งอุตสาหกรรม: เลเซอร์ความเร็วสูงช่วยให้สามารถตัด เจาะ ทำเครื่องหมาย และประมวลผลพื้นผิวได้อย่างแม่นยำในระดับไมโครและนาโน โดยมีโซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนน้อยที่สุด

2. การถ่ายภาพทางการแพทย์และชีวการแพทย์: ในทางจักษุวิทยา เลเซอร์เฟมโตวินาทีใช้สำหรับการผ่าตัดตาแบบ LASIK ซึ่งช่วยให้ตัดกระจกตาได้อย่างแม่นยำและมีภาวะแทรกซ้อนหลังการผ่าตัดน้อยที่สุด นอกจากนี้ ยังนำไปใช้ในกล้องจุลทรรศน์มัลติโฟตอนและการวิเคราะห์เนื้อเยื่อทางชีวการแพทย์อีกด้วย

3. การวิจัยทางวิทยาศาสตร์: เลเซอร์เหล่านี้มีบทบาทสำคัญในการสเปกโตรสโคปีแบบแยกตามเวลา ออปติกไม่เชิงเส้น การควบคุมควอนตัม และการวิจัยวัสดุใหม่ ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถสำรวจพลวัตที่เร็วมากในระดับอะตอมและโมเลกุลได้

4. การสื่อสารด้วยแสง: เลเซอร์บางชนิดที่เร็วเป็นพิเศษ เช่น เลเซอร์ไฟเบอร์ขนาด 1.5 ไมโครเมตร ทำงานในแบนด์การสื่อสารด้วยใยแก้วนำแสงที่มีการสูญเสียต่ำ โดยทำหน้าที่เป็นแหล่งกำเนิดแสงที่เสถียรสำหรับการส่งข้อมูลความเร็วสูง

พารามิเตอร์กำลังและประสิทธิภาพ

เลเซอร์อัลตราฟาสต์มีลักษณะเด่นคือพารามิเตอร์กำลังหลักสองประการ:

1. กำลังเฉลี่ย: มีช่วงตั้งแต่สิบมิลลิวัตต์ไปจนถึงหลายวัตต์หรือสูงกว่า ขึ้นอยู่กับข้อกำหนดของแอปพลิเคชัน

2. พลังสูงสุด: เนื่องจากระยะเวลาพัลส์สั้นมาก จึงทำให้กำลังสูงสุดสามารถสูงถึงหลายกิโลวัตต์จนถึงหลายร้อยกิโลวัตต์ ตัวอย่างเช่น เลเซอร์เฟมโตวินาทีบางตัวรักษาพลังงานเฉลี่ยไว้ที่ 1 วัตต์ ในขณะที่พลังงานสูงสุดนั้นสูงกว่าหลายลำดับความสำคัญ

ตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพที่สำคัญอื่นๆ ได้แก่ อัตราการทำซ้ำของพัลส์ พลังงานพัลส์ และความกว้างของพัลส์ ซึ่งทั้งหมดนี้จะต้องได้รับการปรับให้เหมาะสมตามความต้องการเฉพาะทางอุตสาหกรรมและการวิจัย

ผู้ผลิตชั้นนำและการพัฒนาอุตสาหกรรม

ผู้ผลิตระดับโลกหลายรายครองตลาดอุตสาหกรรมเลเซอร์ความเร็วสูง:

1. สเปกตรัมฟิสิกส์ที่สอดคล้องกัน นิวพอร์ต (MKS) – บริษัทที่มีการก่อตั้งและมีเทคโนโลยีที่ครบถ้วนและมีการประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมและวิทยาศาสตร์ที่หลากหลาย

2. ทรัมฟ์, ไอพีจี โฟโตนิกส์ – ผู้นำตลาดด้านโซลูชันการประมวลผลเลเซอร์ในอุตสาหกรรม

3. ผู้ผลิตในจีน (Han's Laser, GaussLasers, YSL Photonics) ผู้เล่นหน้าใหม่ที่ก้าวหน้าอย่างมากในด้านโครงสร้างเลเซอร์ เทคโนโลยีการล็อกโหมด และการรวมระบบ

ระบบทำความเย็นและการจัดการความร้อน

แม้ว่าจะมีพลังงานเฉลี่ยต่ำ แต่เลเซอร์ความเร็วสูงก็สร้างความร้อนได้ทันทีในปริมาณมากเนื่องจากมีพลังงานสูงสุดที่สูง ระบบระบายความร้อนที่มีประสิทธิภาพถือเป็นสิ่งสำคัญเพื่อให้มั่นใจถึงประสิทธิภาพการทำงานที่เสถียรและอายุการใช้งานที่ยาวนาน

ระบบทำความเย็น: โดยทั่วไปเลเซอร์ความเร็วสูงจะติดตั้งเครื่องทำความเย็นในอุตสาหกรรมที่มีความแม่นยำในการควบคุมอุณหภูมิที่ ±0.1°C หรือดีกว่า เพื่อรักษาประสิทธิภาพการทำงานของเลเซอร์ให้เสถียร

เครื่องทำความเย็นซีรีส์ TEYU CWUP : เครื่องทำความเย็นเลเซอร์เหล่านี้ได้รับการออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับการทำความเย็นด้วยเลเซอร์แบบรวดเร็วพิเศษ โดยนำเสนอการควบคุมอุณหภูมิที่ควบคุมด้วย PID ด้วยความแม่นยำสูงถึง 0.08°C ถึง 0.1°C นอกจากนี้ยังรองรับการสื่อสาร RS485 สำหรับการตรวจสอบและควบคุมระยะไกล จึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับระบบเลเซอร์ความเร็วสูง 3W - 60W

แนวโน้มในอนาคตของเลเซอร์ความเร็วสูง

อุตสาหกรรมเลเซอร์ความเร็วสูงกำลังพัฒนาไปสู่:

1. พัลส์สั้นกว่า กำลังสูงสุดสูงกว่า: ความก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องในการล็อกโหมดและการบีบอัดพัลส์จะทำให้สามารถใช้เลเซอร์พัลส์อัตโตวินาทีเพื่อการใช้งานที่มีความแม่นยำสูงได้

2. ระบบโมดูลาร์และขนาดกะทัดรัด: เลเซอร์ความเร็วสูงในอนาคตจะมีการบูรณาการและเป็นมิตรต่อผู้ใช้มากขึ้น ช่วยลดความซับซ้อนและต้นทุนการใช้งาน

3. ต้นทุนที่ต่ำลงและการแปลเป็นภาษาท้องถิ่น: เนื่องจากส่วนประกอบสำคัญ เช่น คริสตัลเลเซอร์ แหล่งปั๊ม และระบบระบายความร้อน ได้รับการผลิตในประเทศ ต้นทุนเลเซอร์ความเร็วสูงจะลดลง ส่งผลให้มีการนำไปใช้ในวงกว้างมากขึ้น

4. การบูรณาการข้ามอุตสาหกรรม: เลเซอร์ความเร็วสูงจะมีการรวมเข้ากับสาขาต่างๆ เช่น การสื่อสารด้วยแสง ข้อมูลควอนตัม การตัดเฉือนแม่นยำ และการวิจัยทางชีวการแพทย์มากขึ้น ซึ่งจะช่วยผลักดันให้เกิดนวัตกรรมทางเทคโนโลยีใหม่ๆ

บทสรุป

เทคโนโลยีเลเซอร์แบบอัลตราฟาสต์กำลังก้าวหน้าอย่างรวดเร็ว โดยมอบความแม่นยำที่ไม่มีใครเทียบได้และผลกระทบทางความร้อนที่น้อยที่สุดในอุตสาหกรรม การแพทย์ และวิทยาศาสตร์ ผู้ผลิตชั้นนำยังคงปรับปรุงพารามิเตอร์เลเซอร์และเทคนิคการรวมเข้าด้วยกันในขณะที่ความก้าวหน้าในระบบทำความเย็นและการจัดการความร้อนช่วยเพิ่มเสถียรภาพของเลเซอร์ เนื่องจากต้นทุนลดลงและการประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆ ขยายตัว เลเซอร์ความเร็วสูงจึงพร้อมที่จะปฏิวัติอุตสาหกรรมเทคโนโลยีขั้นสูงหลายแห่ง