לייזר He-Neהוא אחד מלייזרי הגז המוקדמים ביותר להשגת תפוקה רציפה. היא מייצרת תפוקת לייזר אדומה יציבה באורך גל של 632.8 ננומטר באמצעות עירור פריקה של תערובת של גזים של הליום (HE) ו- NEON (NE).
לייזרי הליום-ניאון המוקדמים היו בעלי כוח של מיליוואט בלבד, אך עם יתרונות כמו איכות קרן גבוהה, קוהרנטיות טובה וחיים ארוכים, הם הפכו במהרה למקור האור הסטנדרטי למחקר מדעי ומדידה תעשייתית. עם התקדמות טכנולוגית, הומצאו בהדרגה לייזרי ניאון הליום-ניאון (כמו מאות מיליוואט) באמצעות אופטימיזציה של מבנה הפריקה, תכנון חלל מהדהד ויחס גז, והורחבו ליישומים בעיבוד דיוק, אינטרפרומטריה ושדות אחרים. זה עדיין אחד הנציגים הקלאסיים של לייזרי גז.
לייזרי הליום-ניאון בעלי עוצמה גבוהה (לייזרי He-Ne) הם בעלי ערך בלתי ניתן להחלפה במחקר מדעי, בתעשייה ותחומים רפואיים בגלל היציבות הגבוהה שלהם, איכות הקורה המצוינת וחיים ארוכים. בהשוואה ללייזרים אחרים, כמו לייזרים CO₂ (כוח גבוה אך איכות קרן ירודה) ולייזרים מוליכים למחצה (גודל קטן אך קוהרנטיות נמוכה), לייזרי הליום-ניאון מצטיינים במונוכרומטיות, כיוון ויציבות תדרים, מה שהופך אותם למקורות אור אידיאליים למדידת דיוק, הדמיה הולוגרפית, ומנסים אופטיים. בנוסף, יש להם מבנה פשוט, עלות תחזוקה נמוכה ואינם דורשים מערכת קירור מורכבת, מה שהופך אותם מתאימים להפעלה יציבה לטווח הארוך. למרות שקשה להתמודד עם לייזרים מוצקים או סיבים מבחינת הכוח, לייזרי הליום-ניון עדיין בעלי יתרונות ייחודיים ביישומי כוח נמוך עד בינוני הדורשים איכות קרן גבוהה.
השוואה עם לייזרים אחרים
| תכונות | לייזרים He-Ne | לייזרים CO₂ | לייזרים מוליכים למחצה |
| אֹרֶך גַל | 632.8 ננומטר (אור אדום) | 10.6 מיקרומטר (אינפרא אדום) | גלוי לכמעט אינפרא אדום |
| טווח כוח | מיליוואט למאות מיליוואט | וואט לשיעור קילוואט | מיליוואט למאות וואט |
| איכות קרן | מצוין (m²≈1) | בינוני (צורך אופטימיזציה) | לקוי (התנגשות נדרשת) |
| יַצִיבוּת | מאוד גבוה | גָבוֹהַ | כללי (קל להיסחף) |
| מֶשֶׁך הָחַיִים | >20, 000 שעות | 5, 000-10, 000 שעות | 10, 000-50, 000 שעות |
| שיטת קירור | טבעי או מקורר באוויר | קירור מים/קירור אוויר | קירור אוויר/קירור תרמו -אלקטרוני |
עקרון לייזר He-Ne בעל עוצמה גבוהה
1. מדיום עובד:
משתמשים בגז מעורב של הליום (HE) והליום (NE) (יחס אופייני 5: 1 ~ 10: 1) משמש ואטום בצינור פריקת זכוכית או קוורץ. אטומי הליום נרגשים למצב גרורתי (רמת אנרגיה של 2 ₀, 2 מקומו) על ידי התנגשות אלקטרונים, ואז אטומי הניאון נרגשים לרמת אנרגיה גבוהה (3S₂, 2S₂) על ידי העברת אנרגיה מהדהדת, ויוצרים היפוך אוכלוסייה.
2. פלט קרינה וגירוי לייזר:
כאשר אטומי ניאון עוברים מרמת האנרגיה 3S₂ לרמת האנרגיה 2p₄, פוטונים של 632.8 ננומטר (אור אדום) משתחררים, אשר מוגברים על ידי משוב דרך חלל התהודה האופטי (חלון ברוסטר + מראה רפלקטיבית גבוהה) ליצירת תפוקת לייזר יציבה.
3. מנגנון הגברת הכוח:
Increasing the discharge current, optimizing the gas pressure (1~10 Torr) and extending the resonant cavity length (>1 מ ') יכול להגדיל את כוח הפלט, אך יש לאזן את האפקט התרמי ויציבות המצב.
טכנולוגיות מפתח של לייזרי He-Ne בעלי עוצמה גבוהה
1. שיטות שיפור כוח
(1) אופטימיזציה של מבנה צינור הפריקה
הגדל את האורך (יותר ממטר) וקוטר (8-10 מ"מ) של צינור הפריקה כדי להאריך ביעילות את המרחק האפקטיבי של מדיום הרווח
לאמץ תכנון צינורות פריקה מפולחים כדי להשיג הגברה מרובת שלבים
ביצעו אופטימיזציה של צורת האלקטרודה (כגון קתודה חלולה) כדי לשפר את אחידות הפריקה
(2) אופטימיזציה של פרמטר גז
בשליטה בדיוק על יחס הערבוב של HE: NE (5: 1 עד 10: 1)
ביצעו אופטימיזציה של לחץ הגז העובד (1-10 טור) כדי לאזן את ההשפעות הרווחיות וההרווה
הוסף כמויות עקבות של ארגון (AR) כדי לשפר את יעילות השחרור
(3) שיפור שיטת העירור
השתמש בעירור RF (13.56 מגה הרץ) במקום פריקה מסורתית של DC
להשיג פריקה נטולת אלקטרוני כדי להימנע מזיהום האלקטרודות המפיץ את האלקטרודות
שפר את יעילות צימוד האנרגיה והגדיל את צפיפות ההספק בלמעלה מ- 30%
2. פיזור חום ובקרת יציבות
(1) מערכת ניהול תרמית
תכנון בקרת טמפרטורה מדורגת: צינור פריקה טמפרטורה קבועה (± 0. 1 תואר) + פיצוי תרמי חלל מהדהד
פתרון פיזור חום יעיל:
Water cooling (>יכולת פיזור חום של 100 וואט/ס"מ))
קירור אוויר מיקרו -ערוצי (עיצוב קומפקטי)
יישום של חומרי הרחבה תרמיים נמוכים (כגון זכוכית מיקרו -גבישית)
(2) טכנולוגיית ייצוב תדרים
פתרון ייצוב תדרים פעיל:
ייצוב תדר זיימן (יציבות עד 10⁻⁹)
ייצוב תדר ספיגת רוויה (התייחסות מולקולת יוד)
ייצוב תדר פסיבי:
עיצוב חלל התרחבות אולטרה-נמוך
פיצוי פרמטר כפול בלחץ טמפרטורה
(3) דיכוי רטט
פלטפורמת בידוד רטט פעיל (6 מעלות בקרת חופש)
מבנה תמיכה נוקשה חלל מהדהד
מערכת פיצוי רטט בזמן אמת
שדות יישומים של לייזרי He-Ne בעלי עוצמה גבוהה
1. יישום בשדות תעשייתיים
① ייצור ועיבוד דיוק גבוה
חיתוך רקיק מוליכים למחצה ומיקרו -מכשיר (תוך שימוש ברמת הדיוק המיקום הגבוה של אורך גל 632.8nm))
מערכת סימון דיוק (סימון לא הרסני של חומרים רגישים לחום)
מדידת סרט דק ובקרת עובי (דיוק מדידת הפרעות מגיע לרמת ננומטר)
② מדידה וגילוי הנדנדה
מדידת יישור בנייה בקנה מידה גדול (ניטור ישירות של בניית גשר ובניית מנהרות)
חיישן עקירה בעל דיוק גבוה (רזולוציה טובה יותר מ- 0. 1 מיקרומטר)
מדידת מורפולוגיה תלת ממדית (בשילוב עם טכנולוגיה הולוגרפית להשגת איתור ברמת המיקרון)
Control Control and Outomation
איתור מקוון של מידות המוצר של קו הרכבה
מערכת מיקום הרכבה מכנית מדויקת
איתור משטח רכיב אופטי (כגון מדידת רדיוס עקמומיות עדשות)
2. מחקר מדעי ויישומים רפואיים
Research מחקר מדעי
אינטרפרומטר לייזר (איתור גל כבידה, ניתוח רטט פלטפורמה אופטי)
מערכת הדמיה הולוגרפית (הקלטה והתרבות הולוגרפית דינאמית)
מקור אור סטנדרטי של ספקטרוסקופיה (מחקר אטומי ומולקולרי ברמת אנרגיה)
Biomedicine
מניפולציה והדמיה של תאים (טכנולוגיית פינצטה לייזר בעלת עוצמה נמוכה)
טיפול פוטודינמי (בחינת טיפול ממוקד בגידול)
סיוע בניתוח עיניים (ריתוך ואבחון ברשתית)
③ ציוד רפואי
זרימת מקור אור ציטומטר
מערכת תאורה מיקרוסקופית קונפוקלית
ציוד דיקור לייזר ופיזיותרפיה
3. יישומי הגנה ותקשורת לאומיים
Contensection והדרכה
LiDAR core light source (atmospheric detection distance>10 ק"מ)
מערכת אימוני סימולציה להדרכת טילים
תקשורת לייזר מתחת למים (מחקר המרה באור כחול-ירוק)
Technology Technology Technology
מקור אור משואת תקשורת בין-לוויני
יעד חלל טווח ומעקב
מקור אור ניסוי אדום כבידה מקור אור ניסיוני
③ יישומים מיוחדים
מקור אור ניסיוני תקשורת קוונטית
אבחון פלזמה ניסיוני של היתוך גרעיני
תזמון דיוק ניסיוני בפיזיקה אנרגיה גבוהה
4. אזורי יישום מתעוררים
Technology Technology Technology
אטום קר לייזר ניסיוני מקור קירור מקור
מערכת יצירת מצב סבוכה קוונטית
Energy Energy
מחקר מאפייני חומר פוטו -וולטאי
תצפית על תהליכי אלקטרודה של תאי דלק
ניטור סביבה
זיהוי ספקטרום לייזר מזהם אטמוספרי
מדידת חישה מרחוק בשדה טמפרטורת אוקיינוס
לסיכום, לייזרי הליום-ניאון מראים ערך ייחודי בלתי ניתן להחלפה בתרחישים בעלי עוצמה גבוהה. בהשוואה לייזרים אחרים, לייזרי הליום-ניאון יכולים לספק קוהרנטיות ויציבות ללא תחרות ביישומים כמו אינטרפרומטריה והדמיה הולוגרפית, שקשה לייזרים מוליכים למחצה ולייזרים במצב מוצק להשגה.
עם פריצות דרך מתמשכות בטכנולוגיות מפתח כמו עירור RF וניהול תרמי, לייזרי ניאון הליום-ניאון בעלי עוצמה גבוהה ישחקו תפקיד גדול יותר בשדות מתקדמים כמו גילוי ליטוגרפיה של EUV ותקשורת קוונטית בחלל. שילובו עם טכנולוגיית סיבים אופטיים עשוי להוליד דור חדש של מערכות הולכה יציבות ביותר, ובתחום ביו -רפואה, יישומים כירורגיים לאחר שיפור הכוח כדאי גם הם לצפות קדימה. למרות התחרות של לייזרים חדשים, לייזרי הליום-ניון ימשיכו לשמור על עמדה בלתי ניתנת להחלפה בתרחישים מיוחדים ש"דרושים ביצועים אופטיים קיצוניים "וממשיכים לקדם את ההתפתחות החדשנית של מדעי הדיוק וייצור יוקרתי.
מידע ליצירת קשר:
אם יש לך רעיונות, אל תהסס לדבר איתנו. לא משנה היכן הלקוחות שלנו ומה הדרישות שלנו, אנו נעקוב אחר המטרה שלנו לספק ללקוחותינו איכות גבוהה, מחירים נמוכים והשירות הטוב ביותר.
Email:info@loshield.com
טל: 0086-18092277517
פקס: 86-29-81323155
WeChat: 0086-18092277517
