Các đặc điểm và ứng dụng của Laser xung siêu ngắn là gì?

Laser xung cực ngắncó triển vọng ứng dụng rộng rãi trong điều trị y tế và ghi âm quang học, và nhiều ứng dụng hiện đang trong giai đoạn thử nghiệm thực tế, bao gồm các ứng dụng trong nghiên cứu khoa học vật lý.

Một đặc điểm nữa của công nghệ này là dải xung sử dụng rất rộng. Ví dụ, trong các ứng dụng liên lạc thông tin, tần số lặp lại cực cao của một xung đơn có năng lượng nhỏ (mức pJ) là trên 100 GHz; Phạm vi năng lượng của cấp độ hoạt động ở tốc độ lặp lại cao; trong các ứng dụng nghiên cứu khoa học lượng tử cường độ cao, cường độ đỉnh cao ở mức petawatt (PW) có thể đạt được bằng các xung tần số đơn. Về bước sóng, thông qua việc chuyển đổi bước sóng đầu ra của laser xung cực ngắn, nó có thể được xử lý từ vùng tia X mềm có kích thước vài nanomet thành xung THz tương đương với sóng dưới milimet. Xem xét hiện trạng của laser xung cực ngắn từ quan điểm ứng dụng, chúng có thể được tạm chia thành ba loại sau.

(1) Laser phục vụ nghiên cứu khoa học vật lý. Đây là lĩnh vực ứng dụng các thiết bị laze xung siêu ngắn đầu tiên được thiết lập. Vì ứng dụng này áp đặt các yêu cầu khác nhau đối với các đặc tính xung, chẳng hạn như bước sóng, thời lượng xung và năng lượng xung, nên có thể sử dụng nhiều loại laze bao gồm laze nhuộm màu và laze excimer. Trong trường hợp chú ý đến hiệu suất và không xem xét chi phí, laser trạng thái rắn chủ yếu được sử dụng. Laser trạng thái rắn có hiệu suất linh hoạt (các thông số như năng lượng xung hoặc tần số lặp lại có thể được điều chỉnh trong phạm vi tương đối rộng), chẳng hạn như laser được sử dụng để đốt cháy phản ứng tổng hợp hạt nhân hoặc hệ thống laser quy mô lớn được phát triển và sử dụng trong các thiết bị nghiên cứu khác nhau, tất cả thuộc loại này.

(2) Dự kiến ​​sẽ được sử dụng làm tia laser cho các ứng dụng thiết bị công nghiệp. Chủ yếu được xem xét trong lĩnh vực đo lường và xử lý. Có thể thu được kết quả xử lý lý tưởng bằng cách sử dụng laser xung ngắn, nhưng độ tin cậy hoặc bảo trì và giá thành của thiết bị phải được xem xét. Trong những năm gần đây, với sự cải thiện độ tin cậy của laser trạng thái rắn bị khóa chế độ và sự xuất hiện của laser sợi quang công suất cao, mọi người đặt nhiều kỳ vọng vào sự phát triển của lĩnh vực này.

(3) Laser bán dẫn và laser sợi quang là thiết bị hệ thống truyền thông tin quang học. Đối với ứng dụng công nghiệp này, lợi ích xã hội là lớn nhất, nhưng nó cũng dễ bị ảnh hưởng bởi các điều kiện xã hội như điều kiện thị trường và chính sách thông tin và truyền thông. Mọi người vẫn còn nhớ sự suy thoái của ngành do sự bùng nổ của bong bóng CNTT. Ngoài hiệu suất của thiết bị, các vấn đề như độ tin cậy, chi phí và bảo vệ môi trường cũng phải được xem xét và các yêu cầu kỹ thuật rất nghiêm ngặt. Nhìn từ lâu, lĩnh vực truyền thông là lĩnh vực được kỳ vọng cao nhất.

Trong những năm gần đây, công nghệ ánh sáng xung cực ngắn đã được phổ biến rộng rãi, và kể từ những năm 1990, nhiều loại laser trạng thái rắn khóa chế độ xung cực ngắn có thể điều chỉnh khác nhau đã được đưa vào sử dụng thực tế. Laser có thể điều hướng là laser giới hạn photon trong đó mức năng lượng thấp hơn của laser ở trạng thái kích thích dao động, giúp mở rộng dải tần số dao động.

Laze Ti:Sapphire điển hình hoạt động ổn định, tạo ra ánh sáng xung cực ngắn (ngắn nhất là khoảng 5fs) với công suất đầu ra trung bình là 1 W. Nếu sử dụng tinh thể laze pha tạp ion Yb, đầu ra xung dưới pico giây với công suất đầu ra trung bình cao hơn có thể thu được.

Ứng dụng của Laser xung ngắn

Khi cắt và khoan PCB và FPC, điều rất quan trọng là giảm thiểu vùng ảnh hưởng nhiệt. Vùng ảnh hưởng nhiệt của bề mặt cắt hoặc vật liệu gần lỗ là một loại suy thoái nhiệt ở một mức độ nào đó. Việc sử dụng laser có độ rộng xung cực ngắn giúp giảm thiểu vùng ảnh hưởng nhiệt. Các xung cực ngắn có thể làm cho quá trình xử lý laser trở nên "mát hơn", nghĩa là "xử lý lạnh". Điều này là do thời lượng xung ngắn hơn thời gian khuếch tán nhiệt trong vật liệu hữu cơ, nghĩa là phần lớn năng lượng xung laser được vật liệu phóng ra mang đi trước khi nó có thể khuếch tán.

Laser xung cực ngắn (USP) với độ rộng xung trong phạm vi femto giây và pico giây có thể giới hạn năng lượng ở vùng lân cận của điểm laser. Khi mật độ năng lượng đạt hàng chục GW trên mỗi cm vuông, quá trình xử lý bằng laser sẽ đạt đến trạng thái cắt bỏ "lạnh", tức là trong trường hợp này, hầu hết vật liệu được bốc hơi trực tiếp khỏi khu vực được chiếu tia laser. Bằng cách này, thiệt hại gián tiếp có thể xảy ra gần điểm giảm đáng kể, bởi vì vật liệu bay hơi trong một thời gian ngắn và nhiệt không có thời gian để dẫn. Hầu hết năng lượng hấp thụ được mang đi bởi vật liệu bị cắt bỏ dưới dạng động năng. Đáng tiếc là hiện nay laser xung cực ngắn khó ứng dụng trong sản xuất công nghiệp. Nguyên nhân chính là do tốc độ xử lý chậm do công suất trung bình thấp nên khó kết hợp với các thiết bị xử lý vật liệu tự động. Ngoài ra, tia laser có kích thước tương đối lớn (các tia laser chuyên dụng được chế tạo trên bệ quang học).

Mặc dù năng lượng xung của laze xung cực ngắn nhỏ hơn nhiều so với laze nano giây, nhưng ngưỡng cắt bỏ thấp hơn (hiệu quả xử lý cao hơn) của những laze này bù cho năng lượng xung giảm, do đó năng suất cao hơn. Ngoài ra, laze xung cực ngắn có tốc độ lặp lại xung cao hơn để hỗ trợ xử lý nhiều lần nhanh chóng, khiến chúng trở nên lý tưởng để xử lý có chọn lọc các lớp mỏng hơn trên bề mặt chất nền, điển hình là gốm sứ.

Laser cực nhanh được cung cấp bởiJTBYShield Laser Technology Co., Ltd.là hệ thống khuếch đại laser femtosecond có chi phí sở hữu thấp nhất trên thị trường hiện nay. Nó tích hợp tất cả các thành phần để tạo xung femto giây công suất cao vào một hộp và sử dụng tia laser femto giây sợi quang pha tạp erbium làm nguồn gốc, cộng với thiết kế đặc biệt không cần điều chỉnh (NOTweak), tạo thành một thiết bị siêu ổn định, độc nhất vô nhị trên thế giới, hệ thống khuếch đại xung bằng titan sapphire sê-ri CPA siêu nhỏ gọn.

Thông tin liên lạc:

Nếu bạn có bất kỳ ý tưởng nào, vui lòng nói chuyện với chúng tôi. Bất kể khách hàng của chúng tôi ở đâu và yêu cầu của chúng tôi là gì, chúng tôi sẽ làm theo mục tiêu của mình để cung cấp cho khách hàng chất lượng cao, giá thấp và dịch vụ tốt nhất.