Vilka är egenskaperna och tillämpningarna för ultrakort pulslaser?

Ultrakorta pulslasrarhar breda tillämpningsmöjligheter inom medicinsk behandling och optisk inspelning, och många tillämpningar befinner sig för närvarande i det praktiska experimentella skedet, inklusive tillämpningar inom fysikalisk forskning.

En annan egenskap hos denna teknik är att utbudet av pulser som används är mycket brett. Till exempel i informationskommunikationstillämpningar är den ultrahöga repetitionsfrekvensen för en enstaka puls med liten energi (pJ-nivå) över 100 GHz; Nivåns energiomfång fungerar med höga repetitionsfrekvenser; i högintensiva kvantvetenskapliga forskningsapplikationer kan höga toppintensiteter i petawatnivån (PW) uppnås med enkelfrekvenspulser. När det gäller våglängd, genom omvandlingen av den ultrakorta pulslaserns utgående våglängd, kan den bearbetas från det mjuka röntgenområdet på några nanometer till THz-pulsen som motsvarar submillimetervågor. Med tanke på status quo för ultrakorta pulslasrar ur tillämpningssynpunkt kan de grovt delas in i följande tre kategorier.

(1) Lasrar för fysikalisk forskning. Detta är användningsområdet för de första etablerade ultrakorta pulslaserenheterna. Eftersom denna applikation ställer olika krav på pulsegenskaper, såsom våglängd, pulslängd och pulsenergi, kan en mängd olika lasrar inklusive färglasrar och excimerlasrar användas. När det gäller att vara uppmärksam på prestanda och inte ta hänsyn till kostnaden används mestadels solid state-lasrar. Solid-state lasrar har flexibel prestanda (parametrarna som pulsenergi eller repetitionsfrekvens kan ställas in inom ett relativt brett område), såsom lasrar som används för kärnfusionständning eller storskaliga lasersystem som utvecklats och används i olika forskningsutrustning, allt tillhör denna kategori.

(2) Den förväntas användas som laser för industriella utrustningstillämpningar. Övervägs främst inom området mätning och bearbetning. Idealiska bearbetningsresultat kan erhållas genom att använda kortpulslasrar, men tillförlitligheten eller underhållet och kostnaden för utrustning måste beaktas. Under de senaste åren, med förbättringen av tillförlitligheten hos modlåsta halvledarlasrar och uppkomsten av högeffektfiberlasrar, har människor höga förväntningar på utvecklingen av detta område.

(3) Halvledarlasrar och fiberlasrar som anordningar för optiska informationskommunikationssystem. När det gäller denna industriella tillämpning är de sociala fördelarna störst, men den påverkas också lätt av sociala förhållanden som marknadsförhållanden och informations- och kommunikationspolitik. Folk minns fortfarande den depression i branschen som orsakades av att IT-bubblan sprack. Förutom enhetens prestanda måste frågor som dess tillförlitlighet, kostnad och miljöskydd också beaktas, och de tekniska kraven är strikta. Ur ett långsiktigt perspektiv är kommunikationsområdet det område med högst förväntningar.

Under de senaste åren har ultrakort pulsljusteknologi blivit populär och sedan 1990-talet har olika avstämbara ultrakorta pulslägeslåsta halvledarlasrar tagits i praktisk användning. En avstämbar laser är en fotonbegränsad laser där laserns lägre energinivå är i ett vibrationsexciterat tillstånd, vilket breddar oscillationsfrekvensbandet.

En typisk Ti:Sapphire-laser fungerar stabilt och realiserar ultrakort (det kortaste är ca 5fs) pulsat ljus med en genomsnittlig uteffekt på 1 W. Om laserkristallen dopad med Yb-joner används, får sub-pikosekundpulsutmatning med högre genomsnittlig uteffekt kan erhållas.

Tillämpningar av kortpulslasrar

Vid skärning och borrning av PCB och FPC är det mycket viktigt att minimera den värmepåverkade zonen. Den värmepåverkade zonen av skärytan eller materialet nära hålet är en slags termisk nedbrytning i viss utsträckning. Användningen av lasrar med ultrakort pulsbredd minimerar den värmepåverkade zonen. Ultrakorta pulser kan göra laserbearbetningsprocessen "svalare", det vill säga "kall bearbetning". Detta beror på att pulslängden är kortare än den termiska diffusionstiden i organiska material, vilket innebär att det mesta av laserpulsenergin förs bort av det utstötade materialet innan det kan diffundera.

Ultrakorta pulslasrar (USP) med pulsbredder inom femtosekunds- och pikosekundområdet kan mycket väl begränsa energi till laserfläckens närhet. När effekttätheten når tiotals GW per kvadratcentimeter kommer laserbearbetning att uppnå ett "kallt" ablationstillstånd, det vill säga i detta fall avdunstar det mesta av materialet direkt från det laserriktade området. På så sätt minskar de indirekta skadorna som kan uppstå nära platsen kraftigt, eftersom materialet avdunstar på kort tid och värmen inte hinner leda. Det mesta av den absorberade energin förs bort av det ablerade materialet i form av kinetisk energi. Tyvärr är ultrakorta pulslasrar för närvarande svåra att tillämpa i industriell produktion. Det främsta skälet är att bearbetningshastigheten är långsam på grund av den låga medeleffekten, så det är svårt att kombinera med automatisk materialbearbetningsutrustning. Dessutom är lasern relativt stor i storlek (dedikerade lasrar byggs på optiska plattformar).

Även om pulsenergin för ultrakorta pulslasrar är mycket mindre än för nanosekundslasrar, uppväger den lägre ablationströskeln (högre bearbetningseffektivitet) för dessa lasrar den reducerade pulsenergin, så utbytet är högre. Dessutom har ultrakorta pulslasrar högre pulsrepetitionshastigheter för att stödja snabb multipelbehandling, vilket gör dem idealiska för selektiv bearbetning av tunnare skikt ovanpå substrat, vanligtvis keramik.

Den ultrasnabba lasern som tillhandahålls avJTBYShield Laser Teknik Co., Ltd.är femtosekundlaserförstärkningssystemet med den lägsta ägandekostnaden på marknaden idag. Den integrerar alla komponenter för att generera högeffekts femtosekundpulser i en låda, och använder en erbiumdopad fiber femtosekundlaser som frökällan, plus den speciella designen utan justering (NOTweak), bildar världens unika, ultrastabila, ultrakompakt CPA-serien titan safir kvittrade pulsförstärkningssystem.

Kontaktinformation:

Om du har några idéer får du gärna prata med oss. Oavsett var våra kunder är och vilka våra krav är, kommer vi att följa vårt mål att ge våra kunder hög kvalitet, låga priser och den bästa servicen.