Wie funktionieren Hochleistungs-Ultraviolettlaser ?

UVs reichen von 150 bis 400 Nanometer. Das ist eine kurze Wellenlänge für einen Laser, und das hat viele Vorteile.

 

Die kurze Wellenlänge führt zu einer kleinen Punktgröße, was wiederum eine große räumliche Auflösung bedeutet. UV-Laser können auch fast ohne thermischen Verzug schneiden und markieren. Darüber hinaus sind sie mit einer Vielzahl von Materialien kompatibel. All dies zusammen macht sie zum Laser der Wahl für sensible Hochpräzisionsanwendungen.

 

Auf der anderen Seite erforderte die Inbetriebnahme und Inbetriebnahme eines UV-Lasers einige harte Arbeit von der wissenschaftlichen und technischen Gemeinschaft.

Expert III 355 Ultrastabiler Nanosekunden-UV-Laser 10W12W15W

Zunächst einmal ist die benötigte Optik sehr speziell, denn UV-Licht baut herkömmliche Optiken schnell ab und ist sehr störanfällig. Ganz zu schweigen davon, dass die Erzeugung eines Laserstrahls mit UV-Wellenlänge eine Herausforderung für sich ist. Ein Problem, für das die Welt zwei verschiedene Lösungen gefunden hat.

 

 

 

 

Die hochpräzisen Laserstrahlmessgeräte von Gentec-EO unterstützen Ingenieure, Wissenschaftler und Techniker bei allen Arten von Laseranwendungen von der Fabrik bis zum Krankenhaus, Labor und Forschungszentrum. Informieren Sie sich über unsere Lösungen für diese Messarten:

 

Laserleistungsmesser

Laserenergiezähler

Laserstrahl-Profiler

Terahertz-Leistungsmesser

HOCHWERTIGE UV-BESTÄNDIGE OPTIK

Aufgrund seiner kurzen Wellenlänge wird ultraviolettes Laserlicht selbst durch schwache Oberflächenrauhigkeiten oder Blasen leicht gestreut und verzerrt. Daher können für UV-Laser nur hochwertige Optiken verwendet werden.

 

Die Tatsache, dass UV-Licht herkömmliche optische Komponenten schnell abbaut, schränkt die Optionen für Laserdesigner weiter ein. Tatsächlich ist die UV-Verschlechterung nicht etwas, das nur Laserdesigner berücksichtigen müssen. Laserdetektoren müssen auch dem anhaltenden Ansturm von UV-Strahlen standhalten, und deshalb eignen sich pyroelektrische Detektoren gut für die UV-Messung.

 

Ein häufiges Beispiel für die Verschlechterung der Optik durch UV-Strahlung ist ein Phänomen namens Solarisation, das die Durchlässigkeit vieler Gläser stark beeinflusst, ihre Farbe und physikalischen Eigenschaften verändert und sie schließlich unbrauchbar macht.

 

UV-LASERLICHT ERZEUGEN

Sie denken vielleicht, dass es so „einfach“ ist, ein Material zu finden, das bei der richtigen Wellenlänge lasert, und es dann mit einer UV-beständigen Optik zu kombinieren. Und Sie würden nicht falsch liegen. Das ist eine Lösung. Es steckt hinter Excimer-Lasern.

 

Es gibt einen anderen Ansatz, bei dem nicht direkt UV-Licht erzeugt wird. Stattdessen wird ein allgemein verfügbarer Laserstrahl durch Frequenzumwandlungskristalle geleitet und in UV umgewandelt. Diese Lösung wird oft als DPSS-UV-Laser (diodengepumpter Festkörper) bezeichnet.

 

METHODE #1: DIREKTE ERZEUGUNG VON ULTRAVIOLETTLASERN (EXCIMERLASER)

Edelgase interagieren normalerweise nicht mit anderen Elementen. Wenn sie jedoch angeregt werden (z. B. durch eine elektrische Entladung), können sie sich an andere Atome binden und ein sehr kurzlebiges Molekül namens Excimer bilden.

 

Excimere emittieren Photonen im UV-Bereich, um überschüssige Energie freizusetzen und in ihren Grundzustand zurückzukehren. Da diese Photonenemission sehr schnell erfolgt, müssen hohe Pumpleistungen verwendet werden, um Besetzungsinversionen zu erreichen (eine Voraussetzung für das Lasern).

 

Excimer-Laser können die höchsten Leistungen und die kürzeste Wellenlänge aller UV-Laser liefern. Der Aufbau ist jedoch groß und kompliziert, wartungsintensiv, nicht besonders effizient und erzeugt einen Laser mit geringer Strahlqualität.

 

METHODE #2: ERZEUGUNG VON ULTRAVIOLETTLASERN DURCH FREQUENZUMWANDLUNG (DPSS-LASER)

Diodengepumpte Festkörperlaser (DPSS) wie YAG-Laser sind industrielle Arbeitspferde, die Strahlen hoher Qualität erzeugen können. Die für DPSS verfügbaren Kristalle emittieren jedoch Wellenlängen in einem begrenzten Bereich (der UV nicht einschließt).

 

Glücklicherweise können Frequenzumwandlungskristalle verwendet werden, um die DPSS-Laserlinien in kürzere Wellenlängen umzuwandeln. Eine übliche Umwandlung ist ein frequenzverdreifachtes 1064-nm-YAG, was zu einem 355-nm-UV-Laserstrahl mit hoher Strahlqualität führt.

 

Der UV-Konverter der Beamage-Profilierungskamera verwendet tatsächlich eine umgekehrte Frequenzumwandlung, um UV- und sogar Röntgenstrahlen genau abzubilden, ohne die Optik zu beschädigen.