초단파 펄스 레이저의 특성과 용도는 무엇입니까?

초단파 펄스 레이저의료 및 광학 기록 분야에서 광범위한 응용 가능성을 가지고 있으며 현재 많은 응용 분야가 물리 과학 연구 응용 프로그램을 포함하여 실용성 실험 단계에 있습니다.

이 기술의 또 다른 특징은 사용되는 펄스의 범위가 매우 넓다는 것입니다. 예를 들어, 정보 통신 응용 분야에서 작은 에너지(pJ 수준)를 가진 단일 펄스의 초고반복 주파수는 100GHz 이상입니다. 레벨의 에너지 범위는 높은 반복률로 작동합니다. 고강도 양자 과학 연구 응용 분야에서 단일 주파수 펄스로 페타와트(PW) 수준의 높은 피크 강도를 달성할 수 있습니다. 파장의 경우 극초단 펄스 레이저 출력 파장의 변환을 통해 수 나노미터의 연X선 영역에서 서브밀리미터파에 해당하는 THz 펄스까지 처리할 수 있습니다. 응용 관점에서 극초단 펄스 레이저의 현상을 고려하면 크게 다음 세 가지 범주로 나눌 수 있습니다.

(1) 물리 과학 연구용 레이저. 이것은 최초의 확립된 초단파 펄스 레이저 장치의 적용 분야입니다. 이 응용은 파장, 펄스 지속 시간, 펄스 에너지와 같은 펄스 특성에 대한 다양한 요구 사항을 부과하므로 염료 레이저 및 엑시머 레이저를 포함한 다양한 레이저를 사용할 수 있습니다. 성능을 중시하고 비용을 고려하지 않는 경우 고체 레이저가 주로 사용됩니다. 고체 레이저는 핵융합 점화에 사용되는 레이저 또는 다양한 연구 장비에서 개발 및 활용되는 대규모 레이저 시스템과 같이 유연한 성능(펄스 에너지 또는 반복 주파수와 같은 매개변수를 비교적 넓은 범위에서 조정할 수 있음)을 가지고 있습니다. 이 범주에 속합니다.

(2) 산업용 장비용 레이저로 사용될 것으로 예상된다. 주로 측정 및 처리 분야에서 고려됩니다. 짧은 펄스 레이저를 사용하면 이상적인 가공 결과를 얻을 수 있지만 장비의 신뢰성이나 유지 보수 및 비용을 고려해야 합니다. 최근에는 모드 고정 고체 레이저의 신뢰성 향상과 고출력 파이버 레이저의 등장으로 이 분야의 발전에 대한 기대가 높아지고 있습니다.

(3) 광 정보 통신 시스템 장치로서의 반도체 레이저 및 파이버 레이저. 이러한 산업적 응용은 사회적 편익이 가장 크지만 시장상황, 정보통신정책 등 사회적 여건의 영향을 받기 쉽다. 사람들은 여전히 ​​IT 거품의 붕괴로 인한 산업 불황을 기억합니다. 장치의 성능 외에도 신뢰성, 비용 및 환경 보호와 같은 문제도 고려해야 하며 기술적 요구 사항도 엄격합니다. 장기적 관점에서 커뮤니케이션 분야는 가장 기대가 큰 분야다.

최근 몇 년 동안 초단파 펄스 광 기술이 대중화되었고 1990년대부터 다양한 조정 가능한 초단파 펄스 모드 잠금 고체 레이저가 실용화되었습니다. 가변 레이저는 레이저의 낮은 에너지 준위가 진동 여기 상태에 있는 광자 제한 레이저로, 발진 주파수 대역을 넓힙니다.

일반적인 Ti:Sapphire 레이저는 안정적으로 작동하여 평균 출력이 1W인 초단파(가장 짧은 것이 약 5fs) 펄스광을 구현합니다. 얻어 질 수있는.

짧은 펄스 레이저의 응용

PCB 및 FPC를 절단 및 드릴링할 때 열영향부를 최소화하는 것이 매우 중요합니다. 절단면의 열영향부나 홀 부근의 재료는 어느 정도 열화의 일종이다. 초단파 펄스 폭 레이저를 사용하여 열 영향부를 최소화합니다. 초단파 펄스는 레이저 가공 공정을 "차갑게", 즉 "차가운 가공"으로 만들 수 있습니다. 이는 펄스 지속 시간이 유기 재료의 열확산 시간보다 짧기 때문입니다. 즉, 대부분의 레이저 펄스 에너지는 방출된 재료가 확산되기 전에 배출됩니다.

펨토초 및 피코초 범위의 펄스 폭을 가진 초단파 펄스 레이저(USP)는 에너지를 레이저 스폿 부근으로 제한할 수 있습니다. 전력 밀도가 평방 센티미터당 수십 GW에 도달하면 레이저 가공은 "차가운" 절제 상태를 달성합니다. 즉, 이 경우 대부분의 재료가 레이저 지향 영역에서 직접 증발됩니다. 이렇게 하면 재료가 짧은 시간에 증발하고 열이 전도할 시간이 없기 때문에 스폿 근처에서 발생할 수 있는 간접 피해가 크게 줄어듭니다. 흡수된 에너지의 대부분은 운동 에너지의 형태로 제거된 재료에 의해 제거됩니다. 불행히도 현재 초단파 펄스 레이저는 산업 생산에 적용하기 어렵습니다. 평균동력이 낮아 가공속도가 느려 자동재료가공장비와 결합이 어려운 것이 주된 이유다. 또한 레이저는 상대적으로 크기가 큽니다(전용 레이저는 광학 플랫폼에 구축됨).

초단 펄스 레이저의 펄스 에너지는 나노초 레이저의 펄스 에너지보다 훨씬 작지만, 이러한 레이저의 절제 임계값(더 높은 처리 효율)이 낮으면 감소된 펄스 에너지를 상쇄하므로 수율이 더 높습니다. 또한 초단파 펄스 레이저는 빠른 다중 처리를 지원하기 위해 더 높은 펄스 반복률을 가지므로 일반적으로 세라믹과 같은 기판 위에 있는 더 얇은 층을 선택적으로 처리하는 데 이상적입니다.

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