紫外激光器原理和发展前景

时间:2020-08-10 10:28来源:格镭激光作者:wuping 点击:
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摘要:前言 激光的重要性不言而喻,它可以广泛运用到工业、医学、通信、军事等领域,推进了社会发展的进程。故而有人称它是20世纪以来续核能、电脑、半导体之后,人类的又一重要发明。同时也被誉为最快的刀、最快的尺、最亮的光的称号。 光是原子中的电子吸收能量后,从低能级跃迁到高能量,再从高能量回落到低能量,回落的时候释放的能量光子的形式放出。而激光,就是

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前言

激光的重要性不言而喻,它可以广泛运用到工业、医学、通信、军事等领域,推进了社会发展的进程。故而有人称它是20世纪以来续核能、电脑、半导体之后,人类的又一重要发明。同时也被誉为“最快的刀”、“最快的尺”、“最亮的光”的称号。

光是原子中的电子吸收能量后,从低能级跃迁到高能量,再从高能量回落到低能量,回落的时候释放的能量光子的形式放出。而激光,就是被引诱(激发)出来的光子队列,这光子队列中的光子们光学特性一样,步调及其一致。

 

紫外激光器

目前根据工作介质分,激光器可分为气体激光器、固体激光器、半导体激光器和染料激光器4大类,还发展了自由电子激光器,大功率激光器通常都是脉冲式输出。

1960年第一台红宝石激光器问世,1961年我国研制出第一台激光器,开启了激光器领域新篇章。激光具有方向性好、亮度高、单色性好、相干性好特征,经过了50多年时间,激光技术与应用发展快速,而其中全固态紫外激光器因体积小、寿命长、结构紧凑、维护方便等一系列优点成为激光技术发展前途的研究领域之一。

紫外激光器波长为355nm,光斑小、脉冲宽度窄、多波长、速度快、穿透好、热量少、输出能量大、峰值功率高及材料吸收好等特点,属于冷光源,同时也被称为“冷加工”,可以被材料较好的吸收,对材料的破坏也是较小的,相对常规CO2 激光器和光纤激光器能够满足绝大多数工业精密加工要求。目前固体紫外激光器基于有的各种性能优势被广泛应用于各行各业,成为当前主流的工业级激光器之一。

固体紫外激光器出光原理

激光器必须具备以上三个部分,泵浦源、工作物质和光学谐振腔,用固体激光材料作为工作物质的激光器。工作物质在泵浦源的作用下发生粒子数反转分布,成为激活物质,从而有光的放大作用,放大的光一部分反馈回来参加激励,谐振腔产生振荡,满足一定条件后即可产生激光。

1、泵浦源:它的作用是给工作物质以能量,将原子由低能级激发到高能级的外界能量。通常可以有光能源、热能源、电能源、化学能源等。

2、工作物质:激光器的核心,只有能实现能级跃迁的物质才能作为激光器的工作物质。

3、光学谐振腔:使工作物质的受激辐射连续进行;不断给光子加速;限制激光输出的方向。

 

激光器打标原理

激光打标是利用高能量密度的激光对工件进行局部照射,使表层材料汽化或发生颜色变化的化学反应,从而留下永久性标记的一种打标方法。激光打标可以打出各种文字、符号和图案等,字符大小可以从毫米到微米量级,这对产品的防伪有特殊的意义。

聚焦后的极细的激光光束如同刀具,可将物体表面材料逐点去除,其先进性在于标记过程为非接触性加工,不产生机械挤压或机械应力,因此不会损坏被加工物品;由于激光聚焦后的尺寸很小,热影响区域小,加工精细,因此,可以完成一些常规方法无法实现的工艺。

 

应用及发展

受3C应用市场的驱动,近两年我国紫外激光器市场发展迅速。在经过2017年该市场呈现直线增长趋势,2018年紫外激光器的市场需求量出现了小幅回落,受疫情影响,很多加工工业发展缓慢,2019年年开始缓慢增长,虽不及2017年的火爆,但相比2018年呈小幅增长态势,侧面反映了如今国内紫外激光器的应用及发展趋势情况。

 

技术堡垒

紫外激光器作为工业加工主流方向,近几年,紫外激光器的发展就像光纤激光器一样,功率不断提高,从最早的3W、5 W,到10 W、15 W,再到30 W、40 W延伸。

 

鉴于工业应用对于激光加工效率和要求的不断提高,5 W以上的纳秒紫外激光器成为了市场新宠,因此功率高、窄脉宽、高重复频率的中高功率纳秒紫外激光器,能满足不同客户不同加工应用对紫外激光输出功率的要求。

 

为了适应工业加工精度要求的提高,格镭激光自主研发生产了固体紫外激光器,根据国内使用环境,本系列产品采用全风冷和水冷两种形式,产品性能稳定,体积小,结构紧凑,功耗低。输出激光束为基模,光束质量好,峰值功率高,能够满足绝大多数工业精密加工要求。

发展前景

受疫情的波及,很多加工业面临着销售难,复工缓慢等问题,但随着5G时代到来,3C产业飞快发展,催生了FPC加工市场需求。随着5G产业的进一步发展,以及各大电子产品制造商对柔性OLED显示屏的追逐,催生了市场对FPC柔性线路板的需求迅猛增长,随之而来对紫外激光器市场的需求也将得到快速增长。

 

国内激光市场处于快速发展的阶段,此前国家已经陆续出台利好政策扶持行业发展、未来,激光产业的发展十分重要,国家将出台更好的政策。目前,我国激光器市场中国高产化率仍有上升空间。未来,在利好政策及市场发展的推动下,我国激光器市场国产化率将进一步提高。

 

随着激光技术的进一步普及,应用,为了适应市场上对于激光器多种需求,激光器将逐渐走向系列化,组合化、标准化和通用化。

 

激光行业技术的逐渐升级,未来在电子制造业,通信行业、集成电路行业等领域的应用将不断扩展,市场需求也将逐步攀升。

 

未来的工业化产品只会朝着便捷,集成的方向前进,激光器也是一样,体积小,重量轻,电路与光路的集成,功率高,稳定性佳,因而高功率一体化机型成为必不可挡的发展趋势。

【光粒网综合报道】( 责任编辑:wuping )
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