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    紫外激光器原理和發展前景
    時間:2021-06-04 | 編輯:超級管理員 | 瀏覽量:12

    前言

    激光的重要性不言而喻,它可以廣泛運用到工業、醫學、通信、軍事等領域,推進了社會發展的進程。故而有人稱它是20世紀以來續核能、電腦、半導體之后,人類的又一重要發明。同時也被譽為“最快的刀”、“最快的尺”、“最亮的光”的稱號。

    光是原子中的電子吸收能量后,從低能級躍遷到高能量,再從高能量回落到低能量,回落的時候釋放的能量光子的形式放出。而激光,就是被引誘(激發)出來的光子隊列,這光子隊列中的光子們光學特性一樣,步調及其一致。

    紫外激光器

    目前根據工作介質分,激光器可分為氣體激光器、固體激光器、半導體激光器和染料激光器4大類,還發展了自由電子激光器,大功率激光器通常都是脈沖式輸出。

    1960年第一臺紅寶石激光器問世,1961年我國研制出第一臺激光器,開啟了激光器領域新篇章。激光具有方向性好、亮度高、單色性好、相干性好特征,經過了50多年時間,激光技術與應用發展快速,而其中全固態紫外激光器因體積小、壽命長、結構緊湊、維護方便等一系列優點成為激光技術發展前途的研究領域之一。



    紫外激光器波長為355nm,光斑小、脈沖寬度窄、多波長、速度快、穿透好、熱量少、輸出能量大、峰值功率高及材料吸收好等特點,屬于冷光源;同時也被稱為“冷加工”,可以被材料較好的吸收,對材料的破壞也是較小的,相對常規CO2 激光器和光纖激光器能夠滿足絕大多數工業精密加工要求。目前固體紫外激光器基于有的各種性能優勢被廣泛應用于各行各業,成為當前主流的工業級激光器之一。

    固體紫外激光器出光原理

    激光器必須具備以上三個部分,泵浦源、工作物質和光學諧振腔,用固體激光材料作為工作物質的激光器。工作物質在泵浦源的作用下發生粒子數反轉分布,成為激活物質,從而有光的放大作用,放大的光一部分反饋回來參加激勵,諧振腔產生振蕩,滿足一定條件后即可產生激光。

    1、泵浦源:它的作用是給工作物質以能量,將原子由低能級激發到高能級的外界能量。通??梢杂泄饽茉?、熱能源、電能源、化學能源等。

    2、工作物質:激光器的核心,只有能實現能級躍遷的物質才能作為激光器的工作物質。

    3、光學諧振腔:使工作物質的受激輻射連續進行;不斷給光子加速;限制激光輸出的方向。

    激光器打標原理


    激光打標是利用高能量密度的激光對工件進行局部照射,使表層材料汽化或發生顏色變化的化學反應,從而留下永久性標記的一種打標方法。激光打標可以打出各種文字、符號和圖案等,字符大小可以從毫米到微米量級,這對產品的防偽有特殊的意義。

    聚焦后的極細的激光光束如同刀具,可將物體表面材料逐點去除,其先進性在于標記過程為非接觸性加工,不產生機械擠壓或機械應力,因此不會損壞被加工物品;由于激光聚焦后的尺寸很小,熱影響區域小,加工精細,因此,可以完成一些常規方法無法實現的工藝。

    應用及發展

    受3C應用市場的驅動,近兩年我國紫外激光器市場發展迅速。在經過2017年該市場呈現直線增長趨勢,2018年紫外激光器的市場需求量出現了小幅回落,受疫情影響,很多加工工業發展緩慢,2019年年開始緩慢增長,雖不及2017年的火爆,但相比2018年呈小幅增長態勢,側面反映了如今國內紫外激光器的應用及發展趨勢情況。

    技術堡壘


    紫外激光器作為工業加工主流方向,近幾年,紫外激光器的發展就像光纖激光器一樣,功率不斷提高,從最早的3 W、5 W,到10 W、15 W,再到30 W、40 W延伸。

    鑒于工業應用對于激光加工效率和要求的不斷提高,5 W以上的納秒紫外激光器成為了市場新寵,因此功率高、窄脈寬、高重復頻率的中高功率納秒紫外激光器,能滿足不同客戶不同加工應用對紫外激光輸出功率的要求。

    為了適應工業加工精度要求的提高,格鐳激光自主研發生產了固體紫外激光器,根據國內使用環境,本系列產品采用全風冷和水冷兩種形式,產品性能穩定,體積小,結構緊湊,功耗低。輸出激光束為基模,光束質量好,峰值功率高,能夠滿足絕大多數工業精密加工要求。

    發展前景

    受疫情的波及,很多加工業面臨著銷售難,復工緩慢等問題,但隨著5G時代到來,3C產業飛快發展,催生了FPC加工市場需求。隨著5G產業的進一步發展,以及各大電子產品制造商對柔性OLED顯示屏的追逐,催生了市場對FPC柔性線路板的需求迅猛增長,隨之而來對紫外激光器市場的需求也將得到快速增長。

    國內激光市場處于快速發展的階段,此前國家已經陸續出臺利好政策扶持行業發展、未來,激光產業的發展十分重要,國家將出臺更好的政策。目前,我國激光器市場中國高產化率仍有上升空間。未來,在利好政策及市場發展的推動下,我國激光器市場國產化率將進一步提高。

    隨著激光技術的進一步普及,應用,為了適應市場上對于激光器多種需求,激光器將逐漸走向系列化,組合化、標準化和通用化。激光行業技術的逐漸升級,未來在電子制造業,通信行業、集成電路行業等領域的應用將不斷擴展,市場需求也將逐步攀升。

    未來的工業化產品只會朝著便捷,集成的方向前進,激光器也是一樣,體積小,重量輕,電路與光路的集成,功率高,穩定性佳,因而高功率一體化機型成為必不可擋的發展趨勢。


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