Yüksek Güç He-Ne lazerin prensibi ve uygulaması

He-ne lazersürekli çıktı elde etmek için en eski gaz lazerlerinden biridir. Helyum (He) ve neon (NE) gaz karışımının deşarj uyarması yoluyla 632.8 nanometre dalga boyunda kararlı kırmızı lazer çıkışı üretir.

Erken Helyum-Neon lazerleri sadece miliwatt'lara sahipti, ancak yüksek ışın kalitesi, iyi tutarlılık ve uzun ömür gibi avantajlarla, hızla bilimsel araştırma ve endüstriyel ölçüm için standart ışık kaynağı oldular. Teknolojik ilerlemelerle, deşarj yapısı, rezonant boşluk tasarımı ve gaz oranı optimizasyonu ile yüksek güçlü helyum-neon lazerleri (yüzlerce miliwatt gibi) yavaş yavaş gerçekleştirilmiştir ve hassas işleme, interferometri ve diğer alanlarda uygulamalara genişletilmiştir. Hala gaz lazerlerinin klasik temsilcilerinden biri.

Yüksek güçlü Helyum-Neon lazerleri (HE-NE lazerleri), yüksek istikrarları, mükemmel ışın kalitesi ve uzun ömürleri nedeniyle bilimsel araştırma, endüstri ve tıbbi alanlarda yeri doldurulamaz bir değere sahiptir. Co₂ lazerler (yüksek güç ancak zayıf ışın kalitesi) ve yarı iletken lazerler (küçük boyut ama düşük tutarlılık), helyum-neon lazerleri gibi diğer lazerlerle karşılaştırıldığında, monokromatiklik, yönlülük ve frekans stabilitesi içinde mükemmeldir, onları hassas ölçüm, holografik görüntüleme ve optik deneyler için ideal ışık kaynakları yapar. Buna ek olarak, basit bir yapıya, düşük bakım maliyetine sahiptirler ve karmaşık bir soğutma sistemi gerektirmezler, bu da onları uzun süreli kararlı çalışma için uygun hale getirir. Güç açısından katı veya fiber lazerlerle rekabet etmek zor olsa da, helyum-neon lazerleri hala yüksek ışın kalitesi gerektiren düşük ve orta güç uygulamalarında benzersiz avantajlara sahiptir.

Diğer lazerlerle karşılaştırma

Yüksek güçlü He-Ne lazer prensibi
1. Çalışma Ortamı:
Bir cam veya kuvars deşarj tüpünde karışık bir helyum (He) ve helyum (NE) (tipik oran 5: 1 ~ 10: 1) kullanılır ve kapatılır. Helyum atomları, elektron çarpışması ile metastabil bir duruma (2¹s₀, 2³s₁ enerji seviyesi) heyecanlanır ve daha sonra neon atomları, rezonant enerji transferi ile yüksek enerji seviyesine (3S₂, 2S₂) heyecanlanır ve popülasyon ters çevirmesi oluşturur.
2. Uyarılmış radyasyon ve lazer çıkışı:
Neon atomları 3S₂ enerji seviyesinden 2P₄ enerji seviyesine geçtiğinde, stabil bir lazer çıkışı oluşturmak için optik rezonant boşluk (Brewster penceresi + yüksek yansıtıcı ayna) boyunca geri bildirim ile amplifiye edilen 632.8 nm (kırmızı ışık) fotonlar serbest bırakılır.
3. Power Boost Mekanizması:
Increasing the discharge current, optimizing the gas pressure (1~10 Torr) and extending the resonant cavity length (>1 m) çıkış gücünü artırabilir, ancak termal etki ve mod kararlılığının dengelenmesi gerekir.

Yüksek güçlü He-Ne lazerlerinin temel teknolojileri
1. Güç geliştirme yöntemleri
(1) Deşarj tüpü yapısının optimizasyonu

Kazanç ortamının etkili mesafesini etkili bir şekilde genişletmek için deşarj tüpünün uzunluğunu (1 metreden fazla) ve çapı (8-10 mm) artırın

Çok aşamalı amplifikasyon elde etmek için segmentli deşarj tüpü tasarımını benimseyin

Deşarj tekdüzeliğini artırmak için elektrot şeklini (içi boş katot gibi) optimize edin

(2) Gaz parametre optimizasyonu

HE: NE karıştırma oranını tam olarak kontrol edin (5: 1 ila 10: 1)

Kazanç ve söndürme etkilerini dengelemek için çalışma gazı basıncını (1-10 Torr) optimize edin

Deşarj verimliliğini artırmak için eser miktarlarda argon (AR) ekleyin

(3) Uyarma yönteminin iyileştirilmesi

Geleneksel DC deşarjı yerine RF uyarımı (13.56MHz) kullanın

Elektrot püskürtme kontaminasyonundan kaçınmak için elektrode deşarj elde edin

Enerji kuplaj verimliliğini artırın ve güç yoğunluğunu% 30'dan fazla artırın

2. Isı dağılması ve stabilite kontrolü
(1) Termal yönetim sistemi

Dereceli Sıcaklık Kontrol Tasarımı: Deşarj Tüpü sabit sıcaklık (± 0. 1 derece) + Rezonant Boşluk Termal Tazminat

Verimli ısı yayma çözeltisi:

Water cooling (>100W/cm² ısı dağılma kapasitesi)

Mikrokanal hava soğutma (kompakt tasarım)

Düşük termal genleşme malzemelerinin (mikrokristal cam gibi) uygulanması

(2) frekans stabilizasyon teknolojisi

Aktif frekans stabilizasyon çözümü:

Zeeman frekans stabilizasyonu (10⁻⁹'a kadar stabilite)

Doygunluk emme frekansı stabilizasyonu (iyot molekül referansı)

Pasif frekans stabilizasyonu:

Ultra düşük genişleme boşluk tasarımı

Sıcaklık-basınç çift parametre telafisi

(3) Titreşim bastırma

Aktif Titreşim İzolasyon Platformu (6 Derece Özgürlük Kontrolü)

Rezonant boşluk sert destek yapısı

Gerçek Zamanlı Titreşim Tazminat Sistemi

Yüksek güçlü He-NE lazerlerinin uygulama alanları
1. Endüstriyel alanlarda uygulama
①-Hasitlik Üretim ve İşleme
Yarıiletken gofret kesim ve mikrochachining (632.8nm dalga boyu yüksek konumlandırma doğruluğunu kullanarak)
Hassas İşaretleme Sistemi (ısıya duyarlı malzemelerin tahribatsız işaretlemesi)
İnce film ölçümü ve kalınlık kontrolü (parazit ölçüm doğruluğu nanometre seviyesine ulaşır)
Mühendislik ölçümü ve algılama
Büyük ölçekli bina hizalama ölçümü (köprü ve tünel yapısının düz izlenmesi)
Yüksek hassasiyetli yer değiştirme sensörü (0. 1μm'den daha iyi çözünürlük)
Üç boyutlu morfoloji ölçümü (mikron seviyesi tespiti elde etmek için holografik teknoloji ile birleştiğinde)
Concality Kontrol ve otomasyon
Montaj hattı ürün boyutlarının çevrimiçi tespiti
Hassas Mekanik Montaj Konumlandırma Sistemi
Optik bileşen yüzey algılama (lens eğrilik yarıçapı ölçümü gibi)
2. Bilimsel araştırma ve tıbbi uygulamalar
①Sicenific Araştırma
Lazer interferometre (yerçekimi dalgası tespiti, optik platform titreşim analizi)
Holografik görüntüleme sistemi (dinamik holografik kayıt ve üreme)
Spektroskopi standart ışık kaynağı (atomik ve moleküler enerji seviyesi araştırması)
②Biyomedicin
Hücre manipülasyonu ve görüntüleme (düşük güçlü lazer cımbız teknolojisi)
Fotodinamik Terapi (Hedeflenen tümör tedavisini keşfetmek)
Oftalmik Cerrahi Yardımı (retina kaynağı ve tanı)
③ Medial Ekipman
Akış sitometresi ışık kaynağı
Konfokal mikroskop aydınlatma sistemi
Lazer akupunktur ve fizyoterapi ekipmanı
3. Ulusal Savunma ve İletişim Uygulamaları
①Tetection ve rehberlik
LiDAR core light source (atmospheric detection distance>10km)
Füze Rehberlik Simülasyon Eğitim Sistemi
Sualtı Lazer İletişimi (Mavi Yeşil Işık Dönüşüm Araştırması)
②Space Technology
Satellitler Arası İletişim Beacon Işık Kaynağı
Uzay Hedefi Aralık ve İzleme
Yerçekimi Redshift Deneysel Kavşak Işık Kaynağı
③ Özel uygulamalar
Kuantum İletişim Deneysel Işık Kaynağı
Nükleer füzyon deneysel plazma tanısı
Yüksek enerjili fizik deneysel hassas zamanlama
4. Gelişen başvuru alanları
①quantum teknolojisi
Soğuk Atom Deneysel Lazer Soğutma Işık Kaynağı
Kuantum dolaşmış durum üretim sistemi
② Yeni enerji
Fotovoltaik malzeme özellikleri araştırması
Yakıt hücresi elektrot işlemi gözlemi
③ Çevresel İzleme
Atmosferik kirletici lazer spektrum tespiti
Okyanus Sıcaklığı Alanı Uzaktan Algılama Ölçümü

Özetle, Helyum-Neon lazerleri yüksek güç senaryolarında yeri doldurulamaz benzersiz bir değer gösterir. Diğer lazerlerle karşılaştırıldığında, helyum-neon lazerleri, yarı iletken lazerler ve katı hal lazerlerin elde etmesi zor olan interferometri ve holografik görüntüleme gibi uygulamalarda benzersiz bir tutarlılık ve stabilite sağlayabilir.

RF uyarımı ve termal yönetim gibi temel teknolojilerdeki sürekli atılımlarla, yüksek güçlü Helyum-Neon lazerleri EUV litografi tespiti ve uzay kuantum iletişimi gibi en yeni alanlarda daha büyük bir rol oynayacaktır. Fiber optik teknolojiyle entegrasyonu, yeni nesil yüksek derecede kararlı iletim sistemleri doğurabilir ve biyomıp alanında, güç artırımından sonra cerrahi uygulamalar da dört gözle beklemeye değer. Yeni lazerlerden gelen rekabete rağmen, Helium-Neon lazerleri, "aşırı optik performans gerektiren" ve hassas bilim ve üst düzey üretimin yenilikçi gelişimini teşvik eden özel senaryolarda yeri doldurulamaz bir pozisyon sürdürmeye devam edecektir.

İletişim Bilgileri:

Herhangi bir fikriniz varsa, bizimle konuşmaktan çekinmeyin. Müşterilerimiz nerede olursa olsun ve gereksinimlerimiz ne olursa olsun, müşterilerimize yüksek kalite, düşük fiyatlar ve en iyi hizmet sunma hedefimizi takip edeceğiz.