Ano ang Mga Ultrafast Laser at Paano Ito Ginagamit?

Kahulugan ng Ultrafast Laser

Ang mga ultrafast laser ay tumutukoy sa mga laser na naglalabas ng napakaikling mga pulso, karaniwang nasa hanay ng picosecond (10⁻¹² segundo) o femtosecond (10⁻¹⁵ segundo). Dahil sa kanilang ultra-maikling tagal ng pulso, ang mga laser na ito ay nakikipag-ugnayan sa mga materyales pangunahin sa pamamagitan ng mga non-thermal, nonlinear effect, na makabuluhang binabawasan ang heat diffusion at thermal damage. Ang kakaibang katangiang ito ay ginagawang perpekto ang mga ultrafast laser para sa precision micromachining, mga medikal na pamamaraan, at siyentipikong pananaliksik.

Mga aplikasyon ng Ultrafast Laser

Sa kanilang mataas na peak power at minimal na thermal impact, ang mga ultrafast laser ay malawakang inilalapat sa iba't ibang industriya, kabilang ang:

1. Pang-industriya na Micromachining: Ang mga ultrafast laser ay nagbibigay-daan sa tumpak na pagputol, pagbabarena, pagmamarka, at pagpoproseso sa ibabaw sa mga antas ng micro at nano na may kaunting mga zone na apektado ng init.

2. Medikal at Biomedical Imaging: Sa ophthalmology, ang mga femtosecond laser ay ginagamit para sa LASIK na operasyon sa mata, na nagbibigay ng tumpak na pagputol ng corneal na may kaunting mga komplikasyon pagkatapos ng operasyon. Bilang karagdagan, inilapat ang mga ito sa multiphoton microscopy at biomedical tissue analysis.

3. Siyentipikong Pananaliksik: Ang mga laser na ito ay gumaganap ng isang mahalagang papel sa spectroscopy na nalutas sa oras, nonlinear optics, quantum control, at bagong materyal na pananaliksik, na nagpapahintulot sa mga siyentipiko na galugarin ang ultrafast dynamics sa atomic at molekular na antas.

4. Optical na Komunikasyon: Ang ilang partikular na ultrafast laser, gaya ng 1.5μm fiber laser, ay gumagana sa low-loss optical fiber communication band, na nagsisilbing stable light source para sa high-speed na paghahatid ng data.

Power at Performance Parameter

Ang mga ultrafast laser ay nailalarawan sa pamamagitan ng dalawang pangunahing parameter ng kapangyarihan:

1. Average na Kapangyarihan: Mula sa sampu-sampung milliwatts hanggang ilang watts o mas mataas, depende sa mga kinakailangan sa aplikasyon.

2. Peak Power: Dahil sa napakaikling tagal ng pulso, ang peak power ay maaaring umabot ng ilang kilowatts hanggang daan-daang kilowatts. Halimbawa, ang ilang femtosecond laser ay nagpapanatili ng average na kapangyarihan na 1W, habang ang kanilang peak power ay ilang order ng magnitude na mas mataas.

Kasama sa iba pang mahahalagang tagapagpahiwatig ng pagganap ang rate ng pag-uulit ng pulso, enerhiya ng pulso, at lapad ng pulso, na lahat ay dapat na i-optimize batay sa mga partikular na pangangailangan sa industriya at pananaliksik.

Mga Nangungunang Manufacturer at Pag-unlad ng Industriya

Maraming pandaigdigang tagagawa ang nangingibabaw sa ultrafast laser industry:

1. Magkaugnay, Spectra-Physics, Newport (MKS) – Itinatag na mga kumpanyang may mature na teknolohiya at malawak na hanay ng mga pang-industriya at siyentipikong aplikasyon.

2. TRUMPF, IPG Photonics – Nangunguna sa merkado sa mga pang-industriyang solusyon sa pagpoproseso ng laser.

3. Mga Chinese Manufacturer (Han's Laser, GaussLasers, YSL Photonics) – Ang mga umuusbong na manlalaro ay gumagawa ng makabuluhang mga pagsulong sa laser structuring, mode-locking technologies, at system integration.

Mga Sistema ng Paglamig at Pamamahala ng Thermal

Sa kabila ng kanilang mababang average na kapangyarihan, ang mga ultrafast na laser ay bumubuo ng malaking instant na init dahil sa kanilang mataas na peak power. Ang mga mahusay na sistema ng paglamig ay mahalaga upang matiyak ang matatag na pagganap at mahabang buhay ng pagpapatakbo.

Mga Sistema ng Chiller: Ang mga ultrafast laser ay karaniwang nilagyan ng mga pang-industriya na chiller na may katumpakan sa pagkontrol sa temperatura na ±0.1°C o mas mahusay upang mapanatili ang matatag na pagganap ng laser.

TEYU CWUP-series Chillers : Partikular na idinisenyo para sa ultrafast laser cooling, ang mga laser chiller na ito ay nag-aalok ng PID-controlled na regulasyon sa temperatura na may katumpakan na kasing taas ng 0.08°C hanggang 0.1°C. Sinusuportahan din nila ang RS485 na komunikasyon para sa malayuang pagsubaybay at kontrol, na ginagawa itong perpekto para sa 3W -60W ultrafast laser system.

Mga Trend sa Hinaharap sa Mga Ultrafast Laser

Ang ultrafast laser industriya ay umuusbong patungo:

1. Mas Maiikling Pulse, Mas Mataas na Peak Power: Ang mga patuloy na pagsulong sa mode-locking at pulse compression ay magbibigay-daan sa mga attosecond pulse laser para sa matinding mga aplikasyon ng katumpakan.

2. Modular at Compact Systems: Ang mga ultrafast laser sa hinaharap ay magiging mas pinagsama-sama at madaling gamitin, na binabawasan ang pagiging kumplikado at mga gastos sa aplikasyon.

3. Mas mababang Gastos at Lokalisasyon: Habang ang mga pangunahing bahagi tulad ng mga kristal ng laser, mga pinagmumulan ng bomba, at mga sistema ng paglamig ay ginawa sa loob ng bansa, ang napakabilis na gastos ng laser ay bababa, na nagpapadali sa mas malawak na pag-aampon.

4. Pagsasama-sama ng Cross-Industry: Ang mga ultrafast laser ay lalong magsasama sa mga field tulad ng optical communications, quantum information, precision machining, at biomedical na pananaliksik, na nagtutulak ng mga bagong teknolohikal na inobasyon.

Konklusyon

Ang ultrafast laser technology ay mabilis na sumusulong, nag-aalok ng walang kaparis na katumpakan at minimal na thermal effect sa mga industriya, medikal, at siyentipikong larangan. Ang mga nangungunang tagagawa ay patuloy na pinipino ang mga parameter ng laser at mga diskarte sa pagsasama habang ang mga pagsulong sa mga sistema ng pamamahala ng paglamig at thermal ay nagpapahusay sa katatagan ng laser. Habang bumababa ang mga gastos at lumalawak ang mga aplikasyon sa cross-industriya, nakatakdang baguhin ng mga ultrafast laser ang maramihang mga high-tech na industriya.