او با لیزریکی از اولین لیزرهای گاز برای دستیابی به بازده مداوم است. این محصول با استفاده از تخلیه مخلوط هلیوم (HE) و نئون (NE) ، خروجی لیزر قرمز پایدار را در طول موج 632.8 نانومتر تولید می کند.
لیزرهای اولیه هلیوم نئون فقط Milliwatts قدرت داشتند ، اما با مزایایی مانند کیفیت پرتوهای بالا ، انسجام خوب و عمر طولانی ، آنها به سرعت به منبع نور استاندارد برای تحقیقات علمی و اندازه گیری صنعتی تبدیل شدند. با پیشرفت های تکنولوژیکی ، لیزرهای هلیوم نئون با قدرت بالا (مانند صدها میلی وات) به تدریج از طریق بهینه سازی ساختار تخلیه ، طراحی حفره رزونانس و نسبت گاز تحقق یافته و در ماشینکاری دقیق ، تداخل سنجی و سایر زمینه ها به برنامه های کاربردی گسترش یافته است. این هنوز یکی از نمایندگان کلاسیک لیزرهای گاز است.
لیزرهای با قدرت بالا هلیوم-نئون (لیزرهای HE-NE) به دلیل ثبات بالا ، کیفیت پرتو عالی و عمر طولانی ، دارای ارزش غیر قابل تعویض در تحقیقات علمی ، صنعت و زمینه های پزشکی هستند. در مقایسه با سایر لیزرها ، مانند لیزرهای CO₂ (قدرت بالا اما کیفیت پرتو) و لیزرهای نیمه هادی (اندازه کوچک اما انسجام کم) ، لیزرهای هلیوم نئون در تک رنگ ، جهت گیری و ثبات فرکانس ، آنها را برای اندازه گیری دقیق ، تصویربرداری هولوگرافی و آزمایش های نوری به آنها می دهد. علاوه بر این ، آنها یک ساختار ساده ، هزینه کم نگهداری دارند و به یک سیستم خنک کننده پیچیده احتیاج ندارند و باعث می شود آنها برای عملکرد پایدار طولانی مدت مناسب باشند. اگرچه رقابت با لیزرهای جامد یا فیبر از نظر قدرت دشوار است ، اما لیزرهای هلیوم نئون هنوز هم در کاربردهای کم مصرف با قدرت متوسط که نیاز به کیفیت پرتو دارند ، دارای مزایای منحصر به فردی هستند.
مقایسه با سایر لیزرها
| ویژگی | he-ne lasers | لیزرهای مشترک | لیزرهای نیمه هادی |
| طول موج | 632.8 نانومتر (چراغ قرمز) | 10.6 میکرومتر (مادون قرمز) | قابل مشاهده برای مادون قرمز نزدیک است |
| دامنه برق | Milliwatts به صدها میلی وات | کلاس وات به کیلووات | Milliwatts به صدها وات |
| کیفیت پرتو | عالی (m²≈1) | متوسط (نیاز به بهینه سازی) | فقیر (برخورد مورد نیاز) |
| ثبات | خیلی بلند | عالی | عمومی (آسان برای رانش) |
| طول عمر | >20 ، {1}} ساعت | 5 ، 000-10 ، 000 ساعت | 10 ، {{1} ، 000 ساعت |
| روش خنک کننده | طبیعی یا خنک | خنک کننده آب/خنک کننده هوا | خنک کننده هوا/خنک کننده ترموالکتریک |
اصل لیزر با قدرت بالا
1. رسانه کار:
از گاز مخلوط هلیوم (HE) و هلیوم (NE) (نسبت معمولی 5: 1 ~ 10: 1) در یک لوله تخلیه لیوان یا کوارتز استفاده می شود. اتم های هلیوم با برخورد الکترونی از حالت قابل استفاده (2¹s ، سطح انرژی 2 (2³s₁) هیجان زده می شوند ، و سپس اتم های نئون با انتقال انرژی رزونانس به سطح انرژی بالا (3S₂ ، 2S₂) هیجان زده می شوند و وارونگی جمعیت را تشکیل می دهند.
2. تابش تحریک شده و خروجی لیزر:
هنگامی که اتم های نئونی از سطح انرژی 3S₂ به سطح انرژی 2p₄ انتقال می یابند ، فوتون های 632.8 نانومتر (چراغ قرمز) آزاد می شوند ، که با بازخورد از طریق حفره رزونانس نوری (پنجره Brewster + آینه بازتاب بالا) تقویت می شوند تا یک خروجی لیزر پایدار تشکیل دهند.
3. مکانیسم تقویت قدرت:
Increasing the discharge current, optimizing the gas pressure (1~10 Torr) and extending the resonant cavity length (>1 متر) می تواند قدرت خروجی را افزایش دهد ، اما اثر حرارتی و پایداری حالت باید متعادل باشد.
فن آوری های کلیدی لیزرهای He-Ne با قدرت بالا
1. روشهای تقویت نیرو
(1) بهینه سازی ساختار لوله تخلیه
طول (بیش از 1 متر) و قطر ({1} mm mm) لوله تخلیه را افزایش دهید تا به طور مؤثر فاصله موثر محیط افزایش را گسترش دهد
برای دستیابی به تقویت چند مرحله ای طرح لوله تخلیه تقسیم شده را اتخاذ کنید
شکل الکترود (مانند کاتد توخالی) را برای بهبود یکنواختی تخلیه بهینه کنید
(2) بهینه سازی پارامتر گاز
دقیقاً نسبت مخلوط کردن HE: NE را کنترل کنید (5: 1 تا 10: 1)
فشار گاز کار (1-10 torr) را بهینه کنید تا اثرات افزایش و فرونشست را متعادل کنید
برای بهبود کارایی تخلیه مقادیر آرگون (AR) را اضافه کنید
(3) بهبود روش تحریک
به جای تخلیه سنتی DC از تحریک RF (13.56 مگاهرتز) استفاده کنید
برای جلوگیری از آلودگی الکترود ، به تخلیه بدون الکترود دست یابید
راندمان جفت انرژی را بهبود بخشید و تراکم قدرت را بیش از 30 ٪ افزایش دهید
2. کنترل اتلاف و کنترل پایداری
(1) سیستم مدیریت حرارتی
طراحی کنترل دما درجه بندی شده: دمای ثابت لوله تخلیه (± {0}}} 1 درجه) + جبران حرارتی حفره رزونانس
راه حل اتلاف حرارت کارآمد:
Water cooling (>ظرفیت اتلاف گرما 100w/cm²)
خنک کننده هوای میکرو کانن (طراحی جمع و جور)
استفاده از مواد انبساط حرارتی کم (مانند شیشه میکروکریستالی)
(2) فناوری تثبیت فرکانس
راه حل تثبیت فرکانس فعال:
تثبیت فرکانس Zeeman (ثبات تا 10⁻⁹)
تثبیت فرکانس جذب اشباع (مرجع مولکول ید)
تثبیت فرکانس منفعل:
طراحی حفره انبساط فوق العاده کم
جبران پارامتر دوگانه فشار دما
(3) سرکوب لرزش
سکوی جداسازی ارتعاش فعال (6 درجه کنترل آزادی)
ساختار پشتیبانی سفت و سخت حفره رزونانس
سیستم جبران ارتعاش در زمان واقعی
زمینه های کاربردی از لیزرهای He-Ne با قدرت بالا
1. کاربرد در زمینه های صنعتی
ساخت و ساز با دقت بالا
برش ویفر نیمه هادی و میکروماچینویی (با استفاده از دقت موقعیت یابی بالا از طول موج 632.8 نانومتری)
سیستم مارک دقیق (علامت گذاری غیر مخرب مواد حساس به گرما)
اندازه گیری فیلم نازک و کنترل ضخامت (دقت اندازه گیری تداخل به سطح نانومتر می رسد)
- اندازه گیری و تشخیص مهندسی
اندازه گیری تراز ساختمان در مقیاس بزرگ (نظارت بر صافی ساخت پل و تونل)
سنسور جابجایی با دقت بالا (وضوح بهتر از {1}}}. 1μm)
اندازه گیری مورفولوژی سه بعدی (همراه با فناوری هولوگرافی برای دستیابی به تشخیص سطح میکرون)
③ کنترل و اتوماسیون
تشخیص آنلاین ابعاد محصول خط مونتاژ
سیستم موقعیت یابی مونتاژ مکانیکی دقیق
تشخیص سطح مؤلفه نوری (مانند اندازه گیری شعاع انحنای لنز)
2. تحقیقات علمی و کاربردهای پزشکی
- تحقیقات علمی
تداخل سنج لیزر (تشخیص موج گرانشی ، تجزیه و تحلیل لرزش سکو نوری)
سیستم تصویربرداری هولوگرافی (ضبط و تولید مثل هولوگرافی پویا)
منبع نور استاندارد طیف سنجی (تحقیقات سطح انرژی اتمی و مولکولی)
②biomedicine
دستکاری و تصویربرداری سلول (فناوری لیزر کم مصرف)
درمان فوتودینامیک (کاوش تومور هدفمند)
کمک جراحی چشم (جوش شبکیه و تشخیص)
تجهیزات پزشکی
منبع نور فلوسیتومتر جریان
سیستم روشنایی میکروسکوپ کانفوکال
تجهیزات طب سوزنی لیزر و فیزیوتراپی
10. برنامه های دفاع ملی و ارتباطی
① بخش و راهنمایی
LiDAR core light source (atmospheric detection distance>10 کیلومتر)
سیستم آموزش شبیه سازی راهنمایی موشکی
ارتباط لیزر زیر آب (تحقیقات تبدیل نور آبی-سبز)
- فناوری فضایی
منبع نور چراغ ارتباطی بین ماهواره
هدف فضایی و ردیابی
منبع نور معیار تجربی redshift گرانشی
برنامه های خاص
منبع نور تجربی ارتباطات کوانتومی
همجوشی هسته ای تشخیص پلاسما تجربی
زمان دقیق آزمایش فیزیک پر انرژی
4. مناطق برنامه نوظهور
فن آوری Quantum
منبع نور خنک کننده لیزر تجربی اتم سرد
کوانتومی سیستم تولید دولت
② انرژی
تحقیقات مشخصات مواد فتوولتائیک
مشاهده فرآیند الکترود سلول سوخت
- نظارت محیطی
تشخیص طیف لیزر آلاینده جوی
اندازه گیری سنجش از دور در زمینه دمای اقیانوس
به طور خلاصه ، لیزرهای هلیوم-نئون ارزش منحصر به فرد غیر قابل تعویض را در سناریوهای با قدرت بالا نشان می دهند. در مقایسه با سایر لیزرها ، لیزرهای هلیوم نئون می توانند انسجام و ثبات بی نظیری را در برنامه هایی مانند تداخل سنجی و تصویربرداری هولوگرافی فراهم کنند ، که دستیابی به لیزرهای نیمه هادی و لیزرهای حالت جامد دشوار است.
با پیشرفت های مداوم در فن آوری های کلیدی مانند تحریک RF و مدیریت حرارتی ، لیزرهای هلیوم نئون با قدرت بالا نقش بیشتری در زمینه های برش مانند تشخیص لیتوگرافی EUV و ارتباط کوانتومی فضا دارند. ادغام آن با فناوری فیبر نوری ممکن است نسل جدیدی از سیستم های انتقال بسیار پایدار را به وجود آورد ، و در زمینه زیست پزشکی ، کاربردهای جراحی پس از تقویت قدرت نیز ارزش آن را دارند که منتظر آن باشید. علیرغم رقابت با لیزرهای جدید ، لیزرهای هلیوم نئون همچنان در سناریوهای ویژه ای که "به عملکرد نوری شدید" نیاز دارند ، موقعیت غیر قابل تعویض را حفظ می کنند و همچنان به پیشرفت نوآورانه علم دقیق و تولید سطح بالا ادامه می دهند.
اطلاعات تماس:
اگر ایده ای دارید ، احساس راحتی کنید که با ما صحبت کنید. مهم نیست که مشتریان ما در کجا قرار دارند و نیازهای ما چیست ، ما هدف خود را دنبال خواهیم کرد تا با کیفیت بالا ، قیمت پایین و بهترین خدمات به مشتریان خود ارائه دهیم.
Email:info@loshield.com
تلفن: 0086-18092277517
نمابر: 86-29-81323155
WeChat: 0086-18092277517
