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什麼是超快雷射以及如何使用它們?

超快雷射發射皮秒到飛秒範圍內的極短脈衝,可實現高精度、非熱處理。它們廣泛應用於工業微加工、醫學手術、科學研究和光通訊領域。 TEYU CWUP系列冷水機組等先進的冷卻系統確保穩定運作。未來趨勢集中在更短的脈衝、更高的整合度、降低成本和跨產業應用。

2025/03/26

超快雷射的定義

超快雷射是指發射極短脈衝的雷射器,通常在皮秒(10⁻¹² 秒)或飛秒(10⁻¹⁵ 秒)範圍內。由於其超短脈衝持續時間,這些雷射主要透過非熱、非線性效應與材料相互作用,從而顯著減少熱擴散和熱損傷。這種獨特的特性使得超快雷射成為精密微加工、醫療程序和科學研究的理想選擇。


超快雷射的應用

超快雷射具有高峰值功率和最小的熱影響,廣泛應用於各個行業,包括:

1. 工業微加工:超快雷射能夠在微觀和奈米層面上實現精確的切割、鑽孔、標記和表面加工,同時將熱影響區降至最低。

2. 醫學和生物醫學影像:在眼科領域,飛秒雷射用於 LASIK 眼科手術,可進行精確的角膜切割,並盡量減少術後併發症。此外,它們也應用於多光子顯微鏡和生物醫學組織分析。

3. 科學研究:這些雷射在時間分辨光譜、非線性光學、量子控制和新材料研究中發揮著至關重要的作用,使科學家能夠探索原子和分子層面的超快動力學。

4.光通訊:某些超快雷射器,例如1.5μm光纖雷射器,工作在低損耗的光纖通訊波段,作為高速資料傳輸的穩定光源。


什麼是超快雷射以及如何使用它們?


功率及性能參數

超快雷射具有兩個關鍵功率參數的特性:

1.平均功率:根據應用要求,範圍從幾十毫瓦到幾瓦或更高。

2.峰值功率:由於脈衝持續時間極短,峰值功率可達數千瓦至幾百千瓦。例如,有些飛秒雷射保持1W的平均功率,而其峰值功率卻高出幾個數量級。

其他重要性能指標包括脈衝重複率、脈衝能量和脈衝寬度,所有這些都必須根據特定的工業和研究需求進行最佳化。


領先製造商和行業發展

幾家全球製造商主導超快雷射產業:

1. Coherent、Spectra-Physics、Newport (MKS) – 成熟的公司,擁有成熟的技術,在工業和科學應用領域具有廣泛的影響力。

2. TRUMPF、IPG Photonics-工業雷射加工解決方案的市場領導者。

3. 中國製造商(大族雷射、GaussLasers、YSL Photonics) ——新興企業在雷射結構化、鎖模技術和系統整合方面取得了重大進展。


冷卻系統和熱管理

儘管超快雷射的平均功率較低,但由於其峰值功率較高,因此會產生大量瞬時熱量。高效的冷卻系統對於確保穩定的性能和延長的使用壽命至關重要。

冷水機系統:超快雷射器普遍配備工業冷水機,溫控精度達到±0.1°C以上,以維持穩定的雷射性能。

TEYU CWUP系列冷水機這些雷射冷水機專為超快雷射冷卻而設計,提供 PID 控制的溫度調節,精度高達 0.08°C 至 0.1°C。它們還支援 RS485 通訊以進行遠端監控和控制,使其成為 3W -60W 超快雷射系統的理想選擇。


水冷機 CWUP-20ANP 為皮秒和飛秒雷射設備提供 0.08℃ 的精度


超快雷射的未來趨勢

超快雷射產業正在朝著以下方向發展:

1. 更短的脈衝,更高的峰值功率:鎖模和脈衝壓縮方面的不斷進步將使阿秒脈衝雷射能夠用於極其精確的應用。

2. 模組化和緊湊型系統:未來的超快雷射將更加整合和用戶友好化,從而降低複雜性和應用成本。

3. 降低成本和實現國產化:隨著雷射晶體、泵浦源和冷卻系統等關鍵部件實現國產化,超快雷射的成本將會下降,從而促進其更廣泛的應用。

4.跨產業融合:超快雷射將越來越多地與光通訊、量子資訊、精密加工和生物醫學研究等領域融合,推動新的技術創新。


結論

超快雷射技術正在迅速發展,為工業、醫學和科學領域提供無與倫比的精度和最小的熱效應。領先的製造商不斷改進雷射參數和整合技術,同時冷卻和熱管理系統的進步提高了雷射的穩定性。隨著成本下降和跨行業應用的擴大,超快雷射將徹底改變多個高科技產業。


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