Ultravioleto lāzeru klasifikācija

Cietvielu ultravioletais lāzers
Cietvielu ultravioletos lāzerus var iedalīt ksenona lampas sūknējamos ultravioletajos lāzeros, kriptona lampas sūknējamos ultravioletajos lāzeros un jauna veida lāzera diodes sūknējamos cietvielu lāzeros atbilstoši to sūknēšanas metodēm. Cietvielu ultravioletajiem lāzeriem parasti ir zema fotoelektriskās konversijas efektivitāte, savukārt LD visiem cietvielu ultravioletajiem lāzeriem ir tādas īpašības kā augsta efektivitāte, augsts atkārtošanās ātrums, uzticama veiktspēja, mazs izmērs, laba staru kūļa kvalitāte un stabila jauda.
Ultravioleto fotonu augstās enerģijas dēļ ir grūti ģenerēt noteiktu daudzumu lielas jaudas nepārtraukta ultravioletā lāzera, izmantojot ārējos ierosmes avotus. Tāpēc ultravioletā nepārtrauktā viļņa lāzera realizācija parasti tiek panākta, izmantojot kristāla materiālu nelineāro efektu frekvences pārveidošanas metodi. Parasti ir divas metodes ultravioletā lāzera spektrālo līniju ģenerēšanai visos cietos apstākļos. Viens no tiem ir tieši veikt intracavity vai intracavity 3. vai 4. harmoniku ģenerēšanu uz infrasarkanā visu cieto lāzeru, lai iegūtu ultravioletā lāzera spektrālās līnijas; Otrais ir vispirms izmantot frekvences dubultošanas tehnoloģiju, lai iegūtu otro harmoniku, un pēc tam izmantot summas frekvences tehnoloģiju, lai iegūtu ultravioletā lāzera spektrālās līnijas. Pirmajai metodei ir mazs efektīvais nelineārais koeficients un zema konversijas efektivitāte, savukārt otrajai metodei ir daudz augstāka konversijas efektivitāte, jo tiek izmantota kvadrātiskā nelineārā polarizējamība. Kristāla frekvences dubultošana var sasniegt nepārtrauktu ultravioleto lāzeru, un tā stara forma ir Gausa, tāpēc plankums ir apļveida, un enerģija pakāpeniski samazinās no centra līdz malai. Īsā viļņa garuma un staru kūļa kvalitātes ierobežojumu dēļ staru var fokusēt 10 mikrometru diapazonā.
Gāzes ultravioletais lāzers
Gāzes lāzeri ietver eksimēru lāzerus, kas darbojas impulsa veidā, jonu lāzerus, kas darbojas nepārtraukti, hēlija kadmija lāzerus un metāla tvaiku ultravioletos lāzerus. Gāzes ultravioletā lāzera viļņa garums ir atkarīgs no izmantotā gāzu maisījuma veida.
Eksimērlāzers ir impulsa lāzera veids, kas rada netaisnstūrveida staru kūli ar aptuveni vienādu stara šķērsgriezumu un stāvām punktu malām. Tās izvadi var ģenerēt, izmantojot masku tehnoloģiju, lai radītu dažādas plankumu ģeometriskas formas, vai hologrāfiju, lai radītu īpašus staru enerģijas modeļus. Eksimēra lāzera ģenerēšanu var iedalīt trīs procesos: lāzera gāzes ierosināšanas process, eksimēra ģenerēšanas reakcijas process un eksimēra disociācijas process. Ierosināšanas metodes ietver elektronu staru ierosmi, izlādes ierosmi, gaismas ierosmi, mikroviļņu ierosmi un protonu staru ierosmi. Dažādas aktīvās vielas rada dažādu viļņu garumu eksimēru lāzerus, parasti ultravioleto, tālu ultravioleto un vakuuma ultravioleto staru joslās. Eksimērlāzeri ir jaunas paaudzes lāzeri pēc oglekļa dioksīda lāzeriem un YAG lāzeriem. Tā izstarotajam ultravioletajam īsu impulsu lāzeram ir gara viļņa garuma un augstas fotonu enerģijas priekšrocības. Parasti izmantotie eksimēru lāzeri ir ArF, KrCl, KrF utt. Lāzera impulsa frekvence parasti ir no 10-100Hz, un daži īpaši lietojumi var sasniegt 1000 Hz. Vidējā jauda parasti ir no 10-100W, un impulsa platums parasti ir ns diapazonā.
Metāla tvaiku ultravioletais lāzers galvenokārt attiecas uz vara tvaika ultravioleto lāzeru, kas rada gaismu ar viļņu garumu 511 nm un 578 nm. Izmantojot sajaukšanu un dubultošanu, var radīt ultravioleto starojumu ar viļņu garumu 255 nm, 271 nm un 289 nm. Lāzera stara sadalījums seko Gausa sadalījumam.
Galvenās problēmas gāzes lāzeru lietošanā ir liela aprīkojuma platība, ierobežota uzticamība, īss kalpošanas laiks, augsts enerģijas patēriņš un augstās izmaksas. Turklāt eksimēra lāzera stara kvalitāte ir slikta un maskas zudums ir liels. Jonu lāzeru un hēlija kadmija lāzeru trūkums ir slikta staru virziena stabilitāte.
Pusvadītāju lāzera diode
Kopš -1980s vidus pusvadītāju ražošanas tehnoloģijas attīstība un tās integrācija ar lāzertehnoloģiju ir radījusi pusvadītāju lāzerdiodes. Šāda veida lāzera avotiem, kas apvieno pusvadītāju un lāzera raksturlielumus, ir lielāka maksimālā jauda un mazāks enerģijas patēriņš, un arī to emisijas impulsa platums ir šaurs. Tiem nav nepieciešama temperatūra un optiskā kompensācija, un tiem ir acīmredzamas priekšrocības salīdzinājumā ar tradicionālajiem emisijas gaismas avotiem. Tie ir kļuvuši par galveno virzienu AlGaN attīstībai vidējā ultravioletā joslā. Tā kā ultravioletā starojuma ierosmes efektivitāte šajā diapazonā ir visaugstākā, un arī tā izvades efektivitāte ir salīdzinoši augsta.
Lai padarītu ultravioletā starojuma avotus praktiskākus, viens no pusvadītāju ultravioleto diožu attīstības virzieniem ir būtiski samazināt esošo ultravioleto lāzeru un to barošanas avotu apjomu un enerģijas patēriņu. Vēl viens virziens ir izstrādāt gaismas diodes ar emisijas viļņu garumu 280nm un enerģijas patēriņu mazāku par 10mW, kā arī lāzerdiodes ar emisijas viļņu garumu 340nm un enerģijas patēriņu mazāku par 25mW.