什麼是超快雷射以及如何使用它們？

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。這項獨特特性使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：超快雷射能夠在微米和奈米級上進行精確切割、鑽孔、標記和表面處理，同時最大限度地減少熱影響區。

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，可實現精確的角膜切割，並最大程度地減少術後併發症。此外，飛秒雷射還可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，可作為高速資料傳輸的穩定光源。

功率和性能參數

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，峰值功率可以達到數千瓦到幾百千瓦。例如，有些飛秒雷射的平均功率保持在1W，而其峰值功率則高出幾個數量級。

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、紐波特（MKS） ——技術成熟、工業和科學應用範圍廣泛的老牌公司。

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、高斯雷射、YSL Photonics） ——在雷射結構、鎖模技術和系統整合方面取得重大進展的新興企業。

冷卻系統和熱管理

儘管超快雷射的平均功率較低，但由於峰值功率較高，會產生大量的瞬時熱量。高效率的冷卻系統對於確保雷射的穩定性能和較長的使用壽命至關重要。

冷水機系統：超快雷射通常配備工業冷水機，溫度控制精度為±0.1°C或更高，以維持穩定的雷射性能。

TEYU CWUP系列冰水機組: 這些雷射冷卻器專為超快雷射冷卻而設計，提供 PID 控制溫度調節，精度高達 0.08°C 至 0.1°C。它們還支援 RS485 通信，可實現遠端監控和控制，是 3W 至 60W 超快雷射系統的理想選擇。

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，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、冷卻系統等關鍵部件實現國產化，超快雷射成本將下降，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

超快雷射技術正在快速發展，為工業、醫療和科學領域提供無與倫比的精度和極低的熱效應。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也提高了雷射的穩定性。隨著成本的降低和跨行業應用的擴展，超快雷射必將徹底改變多個高科技產業。