Korkean tehon HE-NE-laserin periaate ja soveltaminen

Ne-ne-laseron yksi varhaisimmista kaasulasereista jatkuvan tuotannon saavuttamiseksi. Se tuottaa stabiilia punaisia ​​laserlähtöjä 632,8 nanometrin aallonpituudella heliumin (He) ja neon (NE) -kaasujen seoksen purkautumisella.

Varhaisten helium-neon-laserien voima oli vain milliwatts, mutta etujen, kuten kaukovaran laadun, hyvän johdonmukaisuuden ja pitkän käyttöiän, kanssa heistä tuli nopeasti tieteellisen tutkimuksen ja teollisen mittauksen vakiovalonlähde. Teknologisella kehityksellä, suuritehoisilla helium-neon-lasereilla (kuten sadat milliwattit) on toteutettu vähitellen optimoimalla purkausrakenne, resonanssihätelön suunnittelu ja kaasu-suhde, ja niitä on laajennettu sovelluksiin tarkkuuskoneissa, interferometriassa ja muissa kentissä. Se on edelleen yksi kaasulaserien klassisista edustajista.

Suuritehoiset helium-neon-laserit (he-ne-laserit) on korvaamaton arvo tieteellisessä tutkimuksessa, teollisuudessa ja lääketieteellisissä aloilla niiden suuren vakauden, erinomaisen säteen laadun ja pitkän elämän vuoksi. Verrattuna muihin lasereihin, kuten co₂-lasereihin (suuritehoiset mutta huono säteen laatu) ja puolijohdelaserit (pieni koko, mutta alhainen johdonmukaisuus), helium-neon-laserit etenevät monokromaattisuudessa, suunnassa ja taajuuden vakaudessa, mikä tekee niistä ihanteellisia valonlähteitä tarkkuuden mittaamiseksi, holografinen kuvantaminen ja optiset kokeilut. Lisäksi niillä on yksinkertainen rakenne, alhaiset ylläpitokustannukset, eivätkä ne vaadi monimutkaista jäähdytysjärjestelmää, mikä tekee niistä sopivia pitkäaikaiseen vakaan toimintaan. Vaikka Helium-Neon-lasereilla on vaikea kilpailla kiinteiden tai kuitulaserien kanssa, helium-neon-lasereilla on silti ainutlaatuisia etuja alhaisissa ja keskisuurissa tehottomissa sovelluksissa, jotka vaativat korkean säteen laatua.

Vertailu muihin lasereihin

Suuritehoisen HE-NE-laserin periaate
1. Työväline:
Käytetään heliumin (He) ja heliumin (NE) sekoitettua kaasua (tyypillistä suhdetta 5: 1 ~ 10: 1) ja suljetaan lasi- tai kvartsien purkausputkeen. Helium -atomit ovat innostuneita metastabiilista tilasta (2–23: n energiataso) elektronien törmäyksellä, ja sitten neoniatomit ovat innostuneita korkeasta energiatasosta (3S₂, 2S₂) resonanssienergiansiirrolla muodostaen väestön inversiota.
2. Stimuloitu säteily- ja laserlähtö:
Kun neoniatomit siirtyvät 3S₂: n energiatasosta 2P₄ -energiatasoon, vapautuu 632,8 nm (punainen valo) fotonit, jotka vahvistetaan palautteella optisen resonanssiontelon (Brewster -ikkuna + korkea heijastava peili) kautta vakaan laserlähtöön.
3. Power Boost -mekanismi:
Increasing the discharge current, optimizing the gas pressure (1~10 Torr) and extending the resonant cavity length (>1 m) voi lisätä lähtötehoa, mutta lämpövaikutus ja tilan stabiilisuus on tasapainotettava.

Suuritehoisten HE-NE-laserien avaintekniikat
1. Virranparannusmenetelmät
(1) Purkausputken rakenteen optimointi

Lisää purkausputken lisää (yli 1 metri) ja halkaisija (8-10 mm) pituutta (8-10 mm) laajentamaan voimakkuusväliaineen etäisyyttä tehokkaasti

Hyväksy segmentoitu purkausputken suunnittelu monivaiheisen monistuksen saavuttamiseksi

Optimoi elektrodin muoto (kuten ontto katodi) purkautumisen yhtenäisyyden parantamiseksi

(2) Kaasuparametrien optimointi

Ohjaa tarkkaan HE: NE -sekoitussuhdetta (5: 1 - 10: 1)

Optimoi työkaasun paine (1-10 torr) tasapainottaaksesi voitto- ja sammutusvaikutuksia

Lisää vähäpäästöjä argonia (AR) vastuuvapauden tehokkuuden parantamiseksi

(3) viritysmenetelmän parantaminen

Käytä RF -viritystä (13,56MHz) perinteisen tasavirtauksen sijasta

Saavuta elektrodittomia purkautumisia elektrodin sputteroivan saastumisen välttämiseksi

Paranna energian kytkentätehokkuutta ja lisää tehotiheyttä yli 30%

2. Lämmön hajoaminen ja vakauden hallinta
(1) Lämpöhallintajärjestelmä

Luokiteltu lämpötilan hallintasuunnitelma: Purkausputken vakiolämpötila (± 0. 1 aste) + resonanssi onkalon lämpökompensaatio

Tehokas lämmön hajoamisliuos:

Water cooling (>100 W/cm² lämmön hajoamiskapasiteetti)

Mikrokanava ilmajäähdytys (kompakti suunnittelu)

Matalan lämpölaajennusmateriaalien (kuten mikrokiteisen lasin) levittäminen

(2) Taajuuden vakauttamistekniikka

Aktiivisen taajuuden stabilointiratkaisu:

Zeeman -taajuuden vakauttaminen (stabiilisuus jopa 10⁻⁹)

Kyllästymisen absorptiotaajuuden stabilointi (jodimolekyylin vertailu)

Passiivinen taajuuden vakauttaminen:

Erittäin alhainen laajennusonteloiden suunnittelu

Lämpötilan paineen kaksoisparametrin kompensointi

(3) Värähtelyn tukahduttaminen

Aktiivinen tärinän eristysalusta (6 astetta vapaudenhallinta)

Resonanssi onkalon jäykkä tukirakenne

Reaaliaikainen tärinänkorvausjärjestelmä

Suuritehoisten HE-NE-laserien sovelluskentät
1. Sovellus teollisuusalueilla
Korkean tarkkuuden valmistus ja käsittely
Puolijohde kiekkojen leikkaus ja mikromuokka (käyttämällä 632,8 nm: n aallonpituuden korkeaa paikannustarkkuutta)
Tarkkuusmerkintäjärjestelmä (lämpöherkkien materiaalien tuhoamaton merkintä)
Ohuen kalvon mittaus ja paksuuden hallinta (häiriöiden mittaustarkkuus saavuttaa nanometrin tason)
②Muuntautuminen ja havaitseminen
Laajamittainen rakennusten linjausmittaus (sillan ja tunnelin rakentamisen suora seuranta)
Korkean tarkkuuden siirtymäanturi (resoluutio parempi kuin 0. 1μm)
Kolmiulotteinen morfologinen mittaus (yhdistettynä holografiseen tekniikkaan mikronin tason havaitsemisen saavuttamiseksi)
③Laatuinen hallinta ja automatisointi
Kokoonpanolinjatuotteiden mitat online -havaitseminen
Tarkkuus mekaanisen kokoonpanon sijoitusjärjestelmä
Optisen komponentin pinnan havaitseminen (kuten linssin kaarevuussäteen mittaus)
2. tieteelliset tutkimukset ja lääketieteelliset sovellukset
Tieteellinen tutkimus
Laser -interferometri (gravitaatioaallon havaitseminen, optisen alustan värähtelyanalyysi)
Holografinen kuvantamisjärjestelmä (dynaaminen holografinen tallennus ja lisääntyminen)
Spektroskopiastandardivalonlähde (atomi- ja molekyylienergiatason tutkimus)
Biomedicine
Solujen manipulointi ja kuvantaminen (pienitehoiset laserpäännän tekniikka)
Fotodynaaminen terapia (kohdennettu tuumorihoidon tutkiminen)
Silmäleikkaustuki (verkkokalvon hitsaus ja diagnoosi)
Medical -laitteet
Virtaussytometrin valonlähde
Konfokaalimikroskoopin valaistusjärjestelmä
Laser -akupunktio- ja fysioterapialaitteet
3. Kansalliset puolustus- ja viestintäsovellukset
①DeTiointi ja opas
LiDAR core light source (atmospheric detection distance>10 km)
Ohjusohjauksen simulaatiokoulutusjärjestelmä
Vedenalainen laserviestintä (sinivihreä valonmuutostutkimus)
②Space -tekniikka
Satelliittien välinen viestintä Beacon Light Source
Avaruuskohde ja seuranta
Gravitaatio punaisensuuntainen kokeellinen vertailuindeksi valonlähde
③special -sovellukset
Kvanttiviestinnän kokeellinen valonlähde
Ydinfuusion kokeellinen plasmadiagnoosi
Korkean energian fysiikan kokeellinen tarkkuusajoitus
4. Nousevat sovellusalueet
①Quantum -tekniikka
Kylmä atomi kokeellinen laserjäähdytysvalon lähde
Kvantti takertunut valtion tuotantojärjestelmä
Uusi energia
Aurinkosähkömateriaaliominaisuuksien tutkimus
Polttokennoelektrodin prosessin havainto
Ympäristön seuranta
Ilmakehän pilaavan laserpektrin havaitseminen
Meren lämpötilan kentän kaukokartoitusmittaus

Yhteenvetona voidaan todeta, että helium-neon-laserit osoittavat korvaamatonta ainutlaatuista arvoa suuritehoisissa skenaarioissa. Muihin lasereihin verrattuna helium-neon-laserit voivat tarjota vertaansa vailla olevan koherenssin ja stabiilisuuden sovelluksissa, kuten interferometria ja holografinen kuvantaminen, mikä on vaikeaa puolijohdelasereille ja kiinteän tilan lasereille.

Keskeisen tekniikan, kuten RF-virityksen ja lämpöhallinnan jatkuvien läpimurtojen myötä, suuritehoisilla helium-neon-lasereilla on suurempi rooli huippuluokan kentällä, kuten EUV-litografian havaitsemisella ja avaruuskvantiviestinnässä. Sen integrointi kuituoptiseen tekniikkaan voi synnyttää uuden sukupolven erittäin vakaita siirtojärjestelmiä, ja biolääketieteen alalla kirurgiset sovellukset tehonparannuksen jälkeen on myös odotettavissa. Uusien laserien kilpailusta huolimatta helium-neon-laserit säilyttävät edelleen korvaamattoman aseman erityisissä skenaarioissa, jotka "vaativat äärimmäistä optista suorituskykyä" ja jatkavat tarkkuuden tieteen ja huippuluokan valmistuksen innovatiivisen kehityksen edistämistä.

Yhteystiedot:

Jos sinulla on ideoita, puhu rohkeasti meille. Riippumatta siitä, missä asiakkaamme ovat ja mitkä ovat vaatimuksemme, noudatamme tavoitteemme tarjotaksemme asiakkaillemme korkealaatuisia, alhaisia ​​hintoja ja parasta palvelua.