Đặc điểm, ứng dụng và triển vọng thị trường của laser cực nhanh
2021-08-02
Trên thực tế, nano giây, pico giây và femto giây là các đơn vị thời gian, 1ns = 10-9 giây, 1ps = 10-12 giây, 1FS = 10-15 giây. Đơn vị thời gian này đại diện cho độ rộng xung của một xung laser. Nói tóm lại, một tia laser xung được phát ra trong thời gian ngắn như vậy. Bởi vì thời gian xung đơn đầu ra của nó rất, rất ngắn, nên tia laser như vậy được gọi là tia laser cực nhanh. Khi năng lượng laser được tập trung trong thời gian ngắn như vậy, sẽ thu được năng lượng xung đơn cực lớn và công suất cực đại cực cao. Trong quá trình xử lý vật liệu, hiện tượng nóng chảy vật liệu và bay hơi liên tục (hiệu ứng nhiệt) do độ rộng xung dài và laser cường độ thấp gây ra sẽ được tránh ở mức độ lớn và chất lượng xử lý có thể được cải thiện rất nhiều.
Trong công nghiệp, laser thường được chia thành bốn loại: sóng liên tục (CW), gần như liên tục (QCW), xung ngắn (Q-switched) và xung cực ngắn (chế độ khóa). Được đại diện bởi laser sợi quang CW đa chế độ, CW chiếm phần lớn thị trường công nghiệp hiện tại. Nó được sử dụng rộng rãi trong cắt, hàn, ốp và các lĩnh vực khác. Nó có đặc điểm là tốc độ chuyển đổi quang điện cao và tốc độ xử lý nhanh. Sóng gần như liên tục, còn được gọi là xung dài, có thể tạo ra xung thứ tự MS ~ μ S với chu kỳ hoạt động là 10%, làm cho công suất cực đại của ánh sáng xung cao hơn gấp 10 lần so với ánh sáng liên tục, điều này rất thuận lợi để khoan, xử lý nhiệt và các ứng dụng khác. Xung ngắn dùng để chỉ xung ns, được sử dụng rộng rãi trong đánh dấu laser, khoan, điều trị y tế, đo phạm vi laser, tạo sóng hài thứ hai, quân sự và các lĩnh vực khác. Xung siêu ngắn là cái mà chúng ta gọi là laser cực nhanh, bao gồm cả laser xung của PS và FS.
Khi tia laser tác động lên vật liệu với thời gian phát xung là picosecond và femtosecond, hiệu ứng gia công sẽ thay đổi đáng kể. Femtosecond laser có thể tập trung vào một khu vực không gian nhỏ hơn đường kính sợi tóc, làm cho cường độ trường điện từ cao hơn nhiều lần so với lực của các nguyên tử để kiểm tra các electron xung quanh chúng, để nhận ra nhiều điều kiện vật lý khắc nghiệt không tồn tại trên trái đất và không thể thu được bằng các phương pháp khác. Với sự gia tăng nhanh chóng của năng lượng xung, xung laser mật độ năng lượng cao có thể dễ dàng bóc tách các electron bên ngoài, làm cho các electron thoát khỏi sự ràng buộc của các nguyên tử và tạo thành plasma. Do thời gian tương tác giữa tia laser và vật liệu rất ngắn nên plasma đã bị bóc tách khỏi bề mặt vật liệu trước khi nó có thời gian truyền năng lượng sang các vật liệu xung quanh, điều này sẽ không gây ra tác động nhiệt cho các vật liệu xung quanh. Do đó, xử lý laser cực nhanh còn được gọi là "xử lý lạnh". Đồng thời, laser cực nhanh có thể xử lý hầu hết mọi vật liệu, bao gồm kim loại, chất bán dẫn, kim cương, ngọc bích, gốm sứ, polyme, vật liệu tổng hợp và nhựa, vật liệu cản quang, màng mỏng, màng ITO, thủy tinh, pin mặt trời, v.v.
Với những ưu điểm của xử lý lạnh, laser xung ngắn và xung cực ngắn đã đi vào các lĩnh vực xử lý chính xác như xử lý nano siêu nhỏ, điều trị y tế bằng laser tốt, khoan chính xác, cắt chính xác, v.v. Do xung cực ngắn có thể đưa năng lượng xử lý vào một vùng tác động nhỏ rất nhanh, nên sự lắng đọng mật độ năng lượng cao tức thời sẽ thay đổi chế độ chuyển động và hấp thụ điện tử, tránh ảnh hưởng của sự hấp thụ tuyến tính laser, truyền và khuếch tán năng lượng, đồng thời thay đổi cơ bản cơ chế tương tác giữa laser và vật chất. Do đó, nó cũng trở thành tâm điểm của quang học phi tuyến, quang phổ laser, y sinh học, quang học trường mạnh Vật lý vật chất ngưng tụ là một công cụ nghiên cứu mạnh mẽ trong các lĩnh vực nghiên cứu khoa học.
So với laser femto giây, laser pico giây không cần mở rộng và nén các xung để khuếch đại. Do đó, thiết kế của laser picosecond tương đối đơn giản, tiết kiệm chi phí hơn, đáng tin cậy hơn và có khả năng gia công vi mô có độ chính xác cao, không căng thẳng trên thị trường. Tuy nhiên, cực nhanh và cực mạnh là hai xu hướng chính của sự phát triển laser. Femtosecond laser cũng có những lợi thế lớn hơn trong điều trị y tế và nghiên cứu khoa học. Có thể phát triển thế hệ laser cực nhanh tiếp theo nhanh hơn laser femto giây trong tương lai.
Copyright @ 2020 Shenzhen Box Optronics Technology Co., Ltd. - Mô-đun sợi quang Trung Quốc, nhà sản xuất sợi quang ghép nối, nhà cung cấp linh kiện laser. Mọi quyền được bảo lưu.
We use cookies to offer you a better browsing experience, analyze site traffic and personalize content. By using this site, you agree to our use of cookies.
Privacy Policy
