מהם המאפיינים והיישומים של לייזר דופק אולטרה קצר?

לייזר דופק אולטרה קצריש סיכויי יישום רחבים בטיפול רפואי והקלטה אופטית, ויישומים רבים נמצאים כעת בשלב הניסוי של המעשיות, כולל יישומים במחקר מדעי הפיזיקה.

תכונה נוספת של טכנולוגיה זו היא שטווח הפולסים בשימוש רחב מאוד. לדוגמה, ביישומי תקשורת מידע, תדר החזרות הגבוה במיוחד של פולס בודד עם אנרגיה קטנה (רמת pJ) הוא מעל 100 גיגה-הרץ; טווח האנרגיה של הרמה עובד בשיעורי חזרות גבוהים; ביישומי מחקר מדעי הקוונטים בעוצמה גבוהה, ניתן להשיג עוצמות שיא גבוהות ברמת הפטוואט (PW) עם פולסים חד-תדרים. במונחים של אורך גל, באמצעות המרה של אורך גל פלט הלייזר הדופק האולטרה-קצר, ניתן לעבד אותו מאזור רנטגן רך של כמה ננומטרים ועד לפולס THz המקביל לגלים תת-מילימטרים. בהתחשב בסטטוס קוו של לייזרים דופק אולטרה קצר מנקודת המבט של היישום, ניתן לחלק אותם באופן גס לשלוש הקטגוריות הבאות.

(1) לייזרים לחקר מדעי הפיזיקה. זהו תחום היישום של מכשירי הלייזר הדופק האולטרה-קצר הראשונים המבוססים. מכיוון שיישום זה מטיל דרישות שונות על מאפייני הדופק, כגון אורך גל, משך הדופק ואנרגיית הדופק, ניתן להשתמש במגוון לייזרים כולל לייזרים צבעוניים ולייזרי אקצימר. במקרה של תשומת לב לביצועים ולא בהתחשב בעלות, משתמשים בעיקר בלייזרים במצב מוצק. ללייזרים במצב מוצק יש ביצועים גמישים (ניתן לכוון את הפרמטרים כגון אנרגיית הדופק או תדירות החזרה בטווח רחב יחסית), כגון לייזרים המשמשים להצתה של היתוך גרעיני או מערכות לייזר בקנה מידה גדול שפותחו ומנוצלות בציוד מחקר שונים, כל שייכים לקטגוריה זו.

(2) הוא צפוי לשמש כלייזר ליישומי ציוד תעשייתי. נחשב בעיקר בתחום המדידה והעיבוד. תוצאות עיבוד אידיאליות יכולות להתקבל על ידי שימוש בלייזרים קצרי דופק, אך יש לקחת בחשבון את האמינות או התחזוקה והעלות של הציוד. בשנים האחרונות, עם שיפור האמינות של לייזרים במצב מוצק נעולים במצב מוצק והופעתם של לייזרים סיבים בעלי הספק גבוה, לאנשים יש ציפיות גבוהות מהפיתוח של תחום זה.

(3) לייזרים מוליכים למחצה ולייזרי סיבים כהתקני מערכת תקשורת מידע אופטית. בכל הנוגע ליישום תעשייתי זה, היתרונות החברתיים הם הגדולים ביותר, אך הוא גם מושפע בקלות מתנאים חברתיים כמו תנאי שוק ומדיניות מידע ותקשורת. אנשים עדיין זוכרים את השפל הענף שנוצר בעקבות התפוצצות בועת ה-IT. בנוסף לביצועי המכשיר יש לקחת בחשבון גם נושאים כמו אמינותו, עלותו ושמירה על איכות הסביבה, והדרישות הטכניות מחמירות. בראייה ארוכת טווח, תחום התקשורת הוא התחום עם הציפיות הגבוהות ביותר.

בשנים האחרונות, טכנולוגיית אור הדופק האולטרה-קצר זכתה לפופולריות, ומאז שנות ה-90 של המאה ה-20 הוכנסו לשימוש מעשי מכשירי לייזרים מוצקים הנעולים במצב פולס אולטרה-קצר. לייזר מתכוונן הוא לייזר מוגבל לפוטונים שבו רמת האנרגיה הנמוכה של הלייזר נמצאת במצב מעורר רטט, מה שמרחיב את רצועת תדר התנודה.

לייזר Ti:Sapphire טיפוסי עובד ביציבות, ומממש אור פועם אולטרה-קצר (הקצר ביותר הוא כ-5fs) עם הספק ממוצע של 1 W. אם נעשה שימוש בגביש הלייזר המסומם עם יוני Yb, פלט פולס של תת-פיקושניות עם הספק ממוצע גבוה יותר ניתן לרוכשו.

יישומים של לייזרים דופק קצר

בעת חיתוך וקידוח PCB ו-FPC, חשוב מאוד למזער את האזור המושפע מחום. האזור מושפע החום של משטח החתך או החומר ליד החור הוא סוג של השפלה תרמית במידה מסוימת. השימוש בלייזרים ברוחב דופק קצר במיוחד ממזער את האזור המושפע מחום. פולסים קצרים במיוחד יכולים להפוך את תהליך עיבוד הלייזר ל"קריר יותר", כלומר "עיבוד קר". הסיבה לכך היא שמשך הפולס קצר מזמן הדיפוזיה התרמית בחומרים אורגניים, כלומר רוב אנרגיית פעימות הלייזר נסחפת על ידי החומר הנפלט לפני שהוא יכול להתפזר.

לייזרים דופק אולטרה קצר (USP) עם רוחב דופק בטווח הפמטו-שניות והפיקוסניות יכולים להגביל את האנרגיה בסביבת נקודת הלייזר. כאשר צפיפות ההספק מגיעה לעשרות GW לסנטימטר רבוע, עיבוד הלייזר ישיג מצב אבלציה "קר", כלומר במקרה זה, רוב החומר מתאדה ישירות מהאזור המכוון לייזר. כך מצטמצמים מאוד הנזק העקיף שעלול להתרחש בסמוך לנקודה, מכיוון שהחומר מתאדה תוך זמן קצר ולחום אין זמן להוביל. רוב האנרגיה הנספגת נסחפת על ידי החומר המובטל בצורה של אנרגיה קינטית. למרבה הצער, כיום קשה ליישם לייזרים דופק אולטרה קצר בייצור תעשייתי. הסיבה העיקרית היא שמהירות העיבוד איטית בגלל ההספק הממוצע הנמוך, ולכן קשה לשלב עם ציוד אוטומטי לעיבוד חומרים. בנוסף, הלייזר גדול יחסית בגודלו (לייזרים ייעודיים בנויים על פלטפורמות אופטיות).

למרות שאנרגיית הפולס של לייזרים קצרים-קטנים קטנה בהרבה מזו של לייזרים ננו-שניות, סף האבלציה הנמוך יותר (יעילות עיבוד גבוהה יותר) של לייזרים אלו מקזז את אנרגיית הפולס המופחתת, כך שהתשואה גבוהה יותר. בנוסף, ללייזרים עם דופק אולטרה-קצר יש שיעורי חזרת דופק גבוהים יותר כדי לתמוך בעיבוד מרובה מהיר, מה שהופך אותם לאידיאליים לעיבוד סלקטיבי של שכבות דקות יותר על גבי מצעים, בדרך כלל קרמיקה.

הלייזר האולטרה-מהיר שמסופק על ידיJTBYShield Laser Technology Co., Ltd.היא מערכת הגברת הלייזר הפמטו-שנייה עם עלות הבעלות הנמוכה ביותר בשוק כיום. הוא משלב את כל הרכיבים להפקת פולסים של פמט-שניות בעוצמה גבוהה לקופסה אחת, ומשתמש בלייזר פמט-שניות מסומם בסיב ארביום כמקור הזרע, בתוספת העיצוב המיוחד ללא התאמה (NOTweak), מהווים את הייחודי, האולטרה-יציב בעולם, מערכת הגברת דופק טיטניום ספיר קומפקטית במיוחד מסדרת CPA.

פרטי התקשרות:

אם יש לך רעיונות, אתה מוזמן לדבר איתנו. לא משנה היכן נמצאים הלקוחות שלנו ומהן הדרישות שלנו, אנו נפעל לפי המטרה שלנו לספק ללקוחותינו איכות גבוהה, מחירים נמוכים, והשירות הטוב ביותר.