Znate li industrijsku primjenu DPSS lasera? (4. dio)

Dpss laserimože se koristiti u 12 područja, danas ćemo predstaviti četiri područja primjene i njihova načela

9. Fotonaponski pregled

Tehnike utemeljene na laseru u fotonaponskoj inspekciji otkrivaju različita svojstva materijala i naširoko se koriste u cijeloj industriji. Mjerenja kao što su površinska refleksija, zamke na dubokoj razini, difuzija nositelja, kristalna struktura i granice, dubina i temperatura tipa spoja, apsorpcija i raspršenje svjetlosti te degradacija fotona utječu na učinkovitost solarnih ćelija i mogu se mjeriti nizom optičkih procesa .

Većina fotonaponske proizvodnje je u siliciju; Međutim, istraživači traže jeftiniju i učinkovitiju alternativu – perovskit. U proteklom desetljeću, učinkovitost pretvorbe energije perovskitnih solarnih ćelija skočila je s manje od 4 posto na gotovo 30 posto, što je izazvalo veliko uzbuđenje. Mala količina materijala perovskita može proizvesti istu količinu sunčeve energije kao nekoliko tona silicija. Kao poluvodiči s izravnim pojasnim razmakom, perovskiti su idealni za solarne ćelije. Perovskit je pristupačan, održiv i učinkovit te ima potencijal prestići silicij na PV tržištu. Međutim, učinkovitost perovskita izmjerena je samo na malim uzorcima i još nije komercijalno održiva.

Jednofrekventni laseri nude učinkovitu, beskontaktnu alternativu skupim koracima litografije, a s pravim laserskim karakteristikama i valnim duljinama, ovi izvori svjetlosti također mogu pregledavati, mijenjati i aktivirati ove nove materijale. Postizanje visokih prinosa uz niže troškove zahtijeva izvor svjetla s visokom prostornom rezolucijom, izvrsnom kvalitetom snopa i dugotrajnom stabilnošću snage. Na primjer, fotoluminiscencijsko (PL) snimanje može se koristiti za eferentnu kontrolu kvalitete (proizvođači pločica) i aferentnu kontrolu kvalitete (proizvođači baterija), gdje se bliski infracrveni (NIR) laseri često koriste kao isplativi izvori svjetlosti u tu svrhu. Laseri u ultraljubičastom (UV) rasponu pružaju fleksibilnost za karakterizaciju materijala i korake obrade. Kao i kod obrade poluvodiča, UV svjetlo se koristi u različitim mjernim koracima i tehnikama za inspekciju fotonaponskih ćelija, gdje kraća valna duljina omogućuje analizu povećane složenosti površine, a UV izvor velike snage zrači ili uklanja degradirane materijale na supstratnoj barijeri.

Jednofrekventni laseri pokrivaju NIR do UV raspon, a njihove su karakteristike posebno dizajnirane za primjenjivost ovih optičkih procesa.

Kvaliteta zrake: uključuje veličinu, oblik, stabilnost i intenzitet laserske zrake. Jednostruki transverzalni snop (TEM 00) bitan je za karakterizaciju fotonaponskih ćelija, omogućujući visoku prostornu kontrolu. Izvrstan oblik snopa, stabilan smjer i niska eliptičnost za dosljednu obradu i detekciju.

Nizak šum: PV ćelije i laseri za detekciju pločica moraju emitirati nizak šum kako bi se pogreške u detekciji svele na najmanju moguću mjeru i spriječila netočna karakterizacija. Niska razina šuma, u kombinaciji s uskom širinom linije, poboljšava omjer signala i šuma i povećava osjetljivost mjerenja i detekcije.

Stabilnost: Kako bi se osigurala dosljednost od baterije do baterije i panela do panela, laser također zahtijeva izvrsnu spektralnu stabilnost i stabilnost snage za mjerenje visoke rezolucije i eliminiranje pogrešaka u dugotrajnim mjerenjima.

10. Rešetka Master Production

Optičke difrakcijske rešetke uobičajeno su korišteni uređaji za mjerenje valne duljine svjetlosti, a sastoje se od određenog broja pravilno raspoređenih difrakcijskih elemenata - to jest praznina i grebena - koji mogu naizmjenično utjecati na fazu i amplitudu upadne svjetlosti. Praktičan primjer rešetki je njihova uporaba u spektrometrima. Ulazni prorez nalazi se u žarišnoj ravnini leće, dopuštajući svakoj upadnoj svjetlosti da prođe i postane paralelna. Svjetlo tada udara u rešetku tako da se upadna svjetlost raspršuje na sastavne valne duljine, a distribucija intenziteta može se promatrati izravno ili zabilježiti fotometrom.

Rešetke se mogu rasporediti u prijenosnom ili refleksijskom načinu rada i naširoko se koriste u nizu različitih laserskih sustava. Ove rešetke su ugrađene unutar i izvan rezonatora za odabir valne duljine, odvajanje snopa, oblikovanje snopa i polarizaciju. Laserske rešetke visokih performansi karakteriziraju njihovi pragovi oštećenja na određenim valnim duljinama, kao i njihova velika širina impulsa, brzina ponavljanja i učinkovitost difrakcije u smjeru polarizacije.

Procesi holografske i interferencijske litografije uobičajeni su u proizvodnji rešetki, iako se visokokvalitetne spektralne rešetke mogu dobiti samo uvođenjem premaza visoke rezolucije i kratkovalnih lasera. Rešetka se može stvoriti iscrtavanjem finog polja interferencije lasera na sloju litorezista, gdje se valovi interferencije mogu generirati cijepanjem amplitude valne fronte ili koherentne laserske zrake - najčešće laseri u jednom modu rada.

Ukupna učinkovitost i kvaliteta rešetke stvorene na ovaj način ovise o nekoliko karakteristika korištenog izvora svjetlosti, kao što su valna duljina i polarizacija, a sljedeće parametre treba uzeti u obzir pri razmatranju prikladnog lasera za glavnu proizvodnju rešetki:

Velika snaga: Obično su potrebna kraća vremena izlaganja jer se time smanjuju štetni vanjski utjecaji poput vibracija. Stoga je poželjan veći intenzitet svjetla.

Stabilnost napajanja: fluktuacije u izlaznoj snazi ​​tijekom proizvodnog procesa mogu pojačati interferogram, što rezultira netočnošću. Stoga su ultra-stabilna izlazna snaga i neprimjetljivi šum snage vrlo važni za osiguranje kvalitete matičnog diska rešetke.

Kvaliteta snopa: Izvrsna kvaliteta snopa i stabilnost usmjeravanja također su ključni parametri za osiguranje dosljedne i točne analize.

11. Brillouinovo raspršenje

Brillouinov efekt je neelastično raspršenje uzrokovano parametarskom interakcijom fotona s toplinskim fononima, kao što je pronađeno u Ramanovoj spektroskopiji, iako je ovdje uzrokovano interakcijom svjetlosti s fononima koji vibriraju u akustičkom području; Često se nazivaju zvučni valovi. Ove dinamičke toplinske fluktuacije mogu uzrokovati promjene u dielektričnoj konstanti i indeksu loma materijala nosača, što rezultira slabim učincima neelastičnog raspršenja dok fotoni prolaze. Ova neelastična interakcija uzrokuje promjenu frekvencije unutar upadne svjetlosti, proporcionalnu relativnoj brzini fonona, što rezultira promjenom energije ili Stokesovim pomakom, koji je nekoliko redova veličine manji od Ramanovog pomaka zbog usporedbe brzine zvuka i brzina svjetlosti.

U Ramanu, ovaj Stokesov pomak povezan je sa specifičnim vibracijskim i rotacijskim interakcijama na molekularnoj razini, dok je Brillouinov pomak rezultat makroskopskih, niskofrekventnih interakcija s rasutim medijem, gdje su nelinearni učinci najčešće uzrokovani elektrostrikcijom. Ovaj Stokesov pomak također može biti uzrokovan promjenama u strukturi naboja (polaron) ili njegovom magnetskom (magneton) osciliranju. Fotoni mogu izgubiti energiju, uzrokujući prelazak prema dužoj valnoj duljini, ili dobiti energiju, uzrokujući kraću valnu duljinu (anti-Stokes).

Pri niskoj snazi ​​lasera ti se Brillouinovi efekti mogu pojaviti spontano, ali pri većim intenzitetima snage ovaj efekt mogu izravno pobuditi pobuđeni fotoni, što se naziva stimulirano Brillouinovo raspršenje (SBS). SBS uzrokuje generiranje zvučnih valova u materijalu nosača, šireći se u istom smjeru kao i upadna zraka, a raspršeni i pokretni fotoni se odbijaju ili reflektiraju natrag prema upadnoj zraki. Ovo se raspršenje može analizirati kako bi se odredila različita elastična svojstva submikronskih filmova i uzoraka, kao i površinska svojstva rasutih materijala, a koristi se za širok raspon primjena; Primjeri uključuju geologiju, biologiju i znanosti o životu, naftu i plin, telekomunikacije itd. Na primjer, upravo ovaj stimulirani efekt povratne refleksije ograničava ukupnu optičku snagu koja se može ubrizgati u vlakno. Ovaj se efekt također naširoko koristi u optičkoj faznoj konjugaciji, gdje se zrcala fazne konjugacije (PCM) koriste za ispravljanje toplinskih izobličenja u laserskim kristalima i proizvodnju više oblika Gaussove zrake.

Budući da je učinak raspršenja vrlo slab, a Stokesov pomak iznosi samo nekoliko pikometara, korišteni pobudni laser je ključan. Laser mora imati iznimno usku širinu linije i veliku duljinu koherencije kako bi se osiguralo da se rezultati Brillouinova efekta raspršenja jasno promatraju s dobrom rezolucijom i omjerom signala i šuma.

12. Interferometrija

Interferometrija se odnosi na široku tehniku ​​koja se oslanja na superpoziciju dviju koherentnih svjetlosnih staza, najčešće odvojenih od jednog izvora svjetlosti, kako bi se formirao interferencijski uzorak. Ova interferencija je uzrokovana razlikom u putu između dviju zraka, referentnog puta svjetlosti i putanje upadnog uzorka svjetla, što rezultira mjerljivom promjenom uzorka ruba. Ova tehnika mjerenja može se koristiti za različite primjene - od jednostavnih mjerenja udaljenosti ili površine do struktura i naprezanja, do mjerenja gravitacijskih valova.

U teoriji, tipična eksperimentalna postavka vrlo je jednostavna. Visoko stabilni koherentni laser podijeljen je na dva dijela kako bi proizveo odvojene i identične zrake. Jedan je referentni krak s fiksnom putanjom, dok drugi tvori pokretnu upadnu zraku uzorka. U početku su dvije zrake svjetlosti u fazi, odvojene od istog koherentnog izvora. Ako su dva puta iste duljine, i dalje će biti u fazi kada dođu do detektora. Međutim, malo odstupanje na putanji snopa uzorka mijenja njegovu fazu u odnosu na referentni snop i tako stvara povezana odstupanja u uzorku interferencije. Ova odstupanja u uzorku smetnji mjerljivi su izlazi.

Nekoliko čimbenika koje treba uzeti u obzir pri odabiru pravog izvora svjetlosti za interferometriju:

Prvo, izvor svjetlosti treba hiperspektralnu stabilnost kako bi se osiguralo da je promjenu uzorka uzrokovao uzorak, a ne laserski učinak. Veće duljine koherencije, a time i uže širine linija, djelomično će odrediti rezoluciju mjerenja, uzimajući u obzir i korištenu valnu duljinu.

Stabilnost usmjeravanja dugog snopa osigurava dosljedna mjerenja na odabranoj lokaciji uzorka, dok kvaliteta visokog snopa smanjuje složenost koja može nastati prilikom analize rezultata mjerenja.

Konačno, važno je uzeti u obzir dostupnu razinu snage u usporedbi s veličinom uzorka, jer veća snaga može prikazati veće područje.

Podaci za kontakt:

Ako imate bilo kakvih ideja, slobodno nam se obratite. Bez obzira gdje su naši kupci i kakvi su naši zahtjevi, slijedit ćemo naš cilj da svojim kupcima pružimo visoku kvalitetu, niske cijene i najbolju uslugu.