Ultraviolettilaserien luokittelu

Kiinteän olomuodon ultravioletti laser
Kiinteän olomuodon ultraviolettilaserit voidaan jakaa pumppausmenetelmiensä mukaan ksenonlampulla pumpattaviin ultraviolettilasereihin, kryptonlampulla pumpattuihin ultraviolettilasereihin ja uudentyyppisiin laserdiodipumpattuihin solid-state lasereihin. Kiinteän olomuodon ultraviolettilasereilla on yleensä alhainen valosähköinen muunnostehokkuus, kun taas LD kaikilla solid-state ultraviolettilasereilla on ominaisuuksia, kuten korkea hyötysuhde, korkea toistotaajuus, luotettava suorituskyky, pieni koko, hyvä säteen laatu ja vakaa teho.
Ultraviolettifotonien suuren energian vuoksi on vaikeaa tuottaa tietty määrä suuritehoista jatkuvaa ultraviolettilaseria ulkoisten virityslähteiden kautta. Siksi jatkuvan ultraviolettiaallon laserin toteutus saavutetaan yleensä käyttämällä kidemateriaalien epälineaarista efektitaajuusmuunnosmenetelmää. Ultraviolettilaserspektriviivojen muodostamiseksi kaikissa kiinteässä tilassa on yleensä kaksi menetelmää. Yksi on suorittaa suoraan intracavity tai intracavity 3. tai 4. harmoninen sukupolvi infrapuna-all solid laserilla ultraviolettilaserin spektriviivojen saamiseksi; Toinen on käyttää ensin taajuuden kaksinkertaistustekniikkaa toisen harmonisen saamiseksi ja sitten käyttää summataajuustekniikkaa ultraviolettilaserin spektriviivojen saamiseksi. Edellisellä menetelmällä on pieni tehollinen epälineaarinen kerroin ja alhainen muunnostehokkuus, kun taas jälkimmäisellä menetelmällä on paljon suurempi muunnostehokkuus kvadraattisen epälineaarisen polarisoitavuuden käytön ansiosta. Kidetaajuuden kaksinkertaistaminen voi saavuttaa jatkuvan ultraviolettilaserin, ja sen säteen muoto on Gaussin muotoinen, joten piste on pyöreä ja energia vähenee vähitellen keskustasta reunaan. Lyhyen aallonpituuden ja säteen laaturajoitusten vuoksi säde voidaan tarkentaa 10 mikrometrin alueelle.
Kaasu ultravioletti laser
Kaasulasereita ovat eksimeerilaserit, jotka toimivat pulssilla, ionilaserit, jotka toimivat jatkuvalla tavalla, helium-kadmiumlaserit ja metallihöyry-ultraviolettilaserit. Kaasun ultraviolettilaserin aallonpituus riippuu käytetyn kaasuseoksen tyypistä.
Excimer laser on pulssilaserin tyyppi, joka tuottaa ei-suorakulmaisen säteen, jolla on suunnilleen tasainen säteen poikkileikkaus ja jyrkät pistereunat. Sen ulostulo voidaan tuottaa maskitekniikalla erilaisten geometristen täplien muotojen tuottamiseksi, tai holografiaa käyttämällä tiettyjä sädeenergiakuvioita. Eksimeerilaserin syntyminen voidaan jakaa kolmeen prosessiin: laserkaasun viritysprosessiin, eksimeerin muodostuksen reaktioprosessiin ja eksimeerin dissosiaatioprosessiin. Viritysmenetelmiä ovat elektronisuihkuviritys, purkausviritys, valoviritys, mikroaaltoviritys ja protonisäteen viritys. Eri aktiiviset aineet tuottavat eri aallonpituisia eksimeerilasereita, yleensä ultravioletti-, kauko-ultravioletti- ja tyhjiöultraviolettikaistalla. Excimer laserit ovat uuden sukupolven lasereita hiilidioksidilaserien ja YAG-laserien jälkeen. Sen lähettämän ultravioletti-lyhytpulssilaserin etuna on pitkä aallonpituus ja korkea fotonienergia. Yleisesti käytettyjä eksimeerilasereita ovat ArF, KrCl, KrF jne. Laserpulssitaajuus on yleensä välillä 10-100Hz, ja jotkin erikoissovellukset voivat saavuttaa 1000 Hz. Keskimääräinen teho on yleensä välillä 10-100W, ja pulssin leveys on yleensä ns alueella.
Metallihöyryn ultraviolettilaserilla tarkoitetaan pääasiassa kuparihöyry-ultraviolettilaseria, joka tuottaa valoa aallonpituuksilla 511nm ja 578nm. Sekoitusta ja kaksinkertaistamista käyttämällä voidaan tuottaa ultraviolettisäteilyä aallonpituuksilla 255 nm, 271 nm ja 289 nm. Lasersäteen jakautuminen noudattaa Gaussin jakaumaa.
Kaasulaserien käytön merkittäviä ongelmia ovat laitteen suuri jalanjälki, rajallinen luotettavuus, lyhyt käyttöikä, korkea energiankulutus ja korkeat kustannukset. Lisäksi eksimeerilasersäteen laatu on huono ja maskin häviö on suuri. Ionilaserien ja helium-kadmiumlaserien haittapuolena on huono säteen suunnan vakaus.
Puolijohdelaserdiodi
Puolijohdevalmistustekniikan kehitys ja sen integrointi laserteknologiaan ovat johtaneet puolijohdelaserdiodeihin -1980s puolivälistä lähtien. Tällaisilla puolijohde- ja laserominaisuuksia yhdistävillä laserlähteillä on suurempi huipputeho ja pienempi energiankulutus, ja niiden emissiopulssin leveys on myös kapea. Ne eivät vaadi lämpötilaa ja optista kompensointia, ja niillä on ilmeisiä etuja perinteisiin emissiovalonlähteisiin verrattuna. Niistä on tullut keskeinen suunta AlGaN:n kehitykselle keski ultraviolettikaistalla. Koska ultraviolettisäteilyn viritystehokkuus tällä kaistalla on korkein, ja sen tehokkuus on myös suhteellisen korkea.
Ultraviolettisäteilylähteiden käytännöllisyyden lisäämiseksi yksi puolijohde-ultraviolettidiodien kehityssuunta on vähentää merkittävästi olemassa olevien ultraviolettilaserien ja niiden teholähteiden volyymia ja tehonkulutusta. Toinen suunta on kehittää valodiodeja, joiden emissioaallonpituus on 280 nm ja tehonkulutus alle 10 mW, sekä laserdiodeja, joiden emissioaallonpituus on 340 nm ja tehonkulutus alle 25 mW.