He-Ne laserjedan je od najranijih plinskih lasera za postizanje kontinuiranog izlaza. Proizvodi stabilni crveni laserski izlaz na valnoj duljini od 632,8 nanometara kroz ispuštanje ekscitacije mješavine helija (HE) i neonskih (NE) plinova.
Rani helij-neonski laseri imali su moć samo milivata, ali s prednostima poput visoke kvalitete snopa, dobre koherencije i dugog života, brzo su postali standardni izvor svjetla za znanstvena istraživanja i industrijsko mjerenje. S tehnološkim napretkom, laseri visoke snage helija-neon (kao što su stotine milivata) postupno su realizirani optimizacijom strukture pražnjenja, rezonantnog dizajna šupljine i omjera plina, te su prošireni na primjene u preciznoj obradi, interferometriji i drugim poljima. To je još uvijek jedan od klasičnih predstavnika plinskih lasera.
Laseri visoke snage helij-neonski (he-ne laseri) imaju nezamjenjivu vrijednost u znanstvenim istraživanjima, industriji i medicinskim područjima zbog svoje visoke stabilnosti, izvrsne kvalitete snopa i dugog života. U usporedbi s drugim laserima, kao što su laseri (visoka energija, ali loša kvaliteta snopa) i poluvodički laseri (mala veličina, ali niska koherencija), helij-neonski laseri izvrsni su u monokromatičnosti, usmjerenosti i stabilnosti frekvencije, što ih čini idealnim izvorima svjetlosti za precizno mjerenje, holografski snimanje i optička slika. Pored toga, imaju jednostavnu strukturu, niske troškove održavanja i ne zahtijevaju složen sustav hlađenja, što ih čini prikladnim za dugoročni stabilni rad. Iako je teško natjecati se s čvrstim ili vlaknskim laserima u pogledu snage, helij-neonski laseri i dalje imaju jedinstvene prednosti u aplikacijama niske i srednje snage koje zahtijevaju visoku kvalitetu snopa.
Usporedba s drugim laserima
| Značajke | He-ne laseri | Co₂ laseri | Poluvodički laseri |
| Valna duljina | 632.8 nm (crveno svjetlo) | 10,6 µm (infracrveno) | Vidljivo blizu infracrvenom |
| Raspon snage | Milliwatts do stotina milivata | Watt do klase kilovat | Milliwatts do stotina vata |
| Kvaliteta snopa | Izvrsno (m²≈1) | Srednji (potreba za optimizacijom) | Loš (potrebna kolimacija) |
| Stabilnost | Vrlo visok | Visok | Općenito (lagano se spušta) |
| Doživotni | >20, 000 sati | 5, 000-10, 000 | 10, 000-50, 000 |
| Metoda hlađenja | Prirodni ili hlađeni | Vodno hlađenje/zračno hlađenje | Zračno hlađenje/termoelektrično hlađenje |
Princip velike snage he-ne lasera
1. Radni medij:
Koristi se miješani plin helija (HE) i helija (NE) (tipični omjer 5: 1 ~ 10: 1) i zapečaćen u cijevi za pražnjenje čaše ili kvarcne. Atomi helija uzbuđeni su do metastabilnog stanja (2 im, 2³s₁ razina energije) sukobom elektrona, a zatim se neonski atomi uzbuđuju na visoku razinu energije (3S₂, 2s₂) rezonantnim prijenosom energije, formirajući inverziju populacije.
2. Stimulirano zračenje i laserski izlaz:
Kada neonski atomi prelaze s energetske razine 3S₂ na razinu energije od 2p₄, puštaju se fotoni 632,8 nm (crveno svjetlo), koji se pojačavaju povratnim informacijama kroz optičku rezonantnu šupljinu (Brewster prozor + visoko reflektivno ogledalo) kako bi se stvorio stabilni laserski izlaz.
3. Mehanizam za pojačanje snage:
Increasing the discharge current, optimizing the gas pressure (1~10 Torr) and extending the resonant cavity length (>1 m) može povećati izlaznu snagu, ali toplinski učinak i stabilnost načina mora biti uravnotežen.
Ključne tehnologije velike snage HE-NE LASERI
1. Metode poboljšanja snage
(1) Optimizacija strukture cijevi za pražnjenje
Povećajte duljinu (više od 1 metra) i promjer ({8-10 mm) cijevi za pražnjenje kako biste učinkovito proširili efektivnu udaljenost medija pojačanja
Usvojite segmentirani dizajn cijevi za pražnjenje kako bi se postiglo višestupanjsko pojačanje
Optimizirajte oblik elektrode (poput šuplje katode) kako biste poboljšali uniformnost pražnjenja
(2) Optimizacija parametara plina
Precizno kontrolira omjer miješanja He: NE (5: 1 do 10: 1)
Optimizirajte tlak radnog plina (1-10 Torr) kako biste uravnotežili efekte dobitka i gašenja
Dodajte količine argona (AR) u tragovima za poboljšanje učinkovitosti pražnjenja
(3) Poboljšanje metode pobude
Koristite RF ekscitaciju (13.56MHz) umjesto tradicionalnog DC pražnjenja
Postići pražnjenje bez elektrode
Poboljšati učinkovitost spajanja energije i povećati gustoću snage za više od 30%
2. Raspršivanje topline i kontrola stabilnosti
(1) Sustav toplinskog upravljanja
Dizajn za kontrolu stupnjeva temperature: Konstantna temperatura cijevi za pražnjenje (± 0. 1 stupanj) + rezonantna toplinska kompenzacija šupljine
Učinkovito rješenje raspršivanja topline:
Water cooling (>Kapacitet rasipanja topline 100W/cm²)
Mikrokanalno zračno hlađenje (kompaktni dizajn)
Primjena materijala s niskim toplinskim ekspanzijom (poput mikrokristalnog stakla)
(2) tehnologija stabilizacije frekvencije
Rješenje stabilizacije aktivne frekvencije:
Zeeman Stabilizacija frekvencije (stabilnost do 10⁻⁹)
Stabilizacija frekvencije apsorpcije zasićenja (referenca molekula joda)
Stabilizacija pasivne frekvencije:
Ultra-niski dizajn širenja šupljine
Kompenzacija dvostrukog parametara temperaturnog tlaka
(3) suzbijanje vibracija
Aktivna platforma za izolaciju vibracija (6 stupnjeva kontrole slobode)
Rezonantna struktura potporne šupljine
Sustav kompenzacije vibracija u stvarnom vremenu
Polja primjene visokih HE-Ne lasera
1. Primjena u industrijskim poljima
① Proizvodnja i obrada preciznosti
Rezanje i mikrovodiča poluvodiča (koristeći visoku točnost pozicioniranja valne duljine 632,8 nm)
Sustav preciznog označavanja (nerazorno označavanje materijala osjetljivih na toplinu)
Mjerenje tankog filma i kontrola debljine (točnost mjerenja smetnji doseže razinu nanometra)
②Engineering Mjerenje i otkrivanje
Mjerenje poravnanja velike zgrade (praćenje pravednosti konstrukcije mosta i tunela)
Senzor pomaka visoke preciznosti (rezolucija bolja od 0. 1 μm)
Trodimenzionalno mjerenje morfologije (u kombinaciji s holografskom tehnologijom za postizanje otkrivanja na razini mikrona)
Kontrola i automatizacija kvalitete
Internetsko otkrivanje dimenzija proizvoda za montažu
Precizni mehanički sustav pozicioniranja
Otkrivanje površine optičke komponente (poput mjerenja radijusa zakrivljenosti leće)
2. Znanstvena istraživanja i medicinske primjene
①znanstveno istraživanje
Laserski interferometar (detekcija gravitacijskog vala, analiza vibracija optičke platforme)
Holografski sustav za snimanje (dinamično holografsko snimanje i reprodukcija)
Standardni izvor svjetlosti spektroskopija (istraživanje atomske i molekularne energije)
②Biemedicine
Stanična manipulacija i snimanje (tehnologija laserskog pinceta niske snage)
Fotodinamička terapija (istraživanje ciljane tumorske terapije)
Pomoć oftalmičke kirurgije (zavarivanje i dijagnoza mrežnice)
③Dedicinska oprema
Izvor svjetlosti protočnog citometra
Konfokalni sustav osvjetljenja mikroskopa
Laserska akupunktura i oprema za fizioterapiju
3. Nacionalne prijave za obranu i komunikaciju
① DETEKEKCIJSKI I STUISTION
LiDAR core light source (atmospheric detection distance>10 km)
Sustav obuke za simulaciju projektila
Podvodna laserska komunikacija (istraživanje pretvorbe plavo-zelene svjetlosti)
②Space tehnologija
Inter-satelitska komunikacijska svjetiljki izvor svjetlosti
Svemirski cilj i praćenje
Gravitacijski crveni pomak eksperimentalni referentni izvor svjetlosti
③ -specijalne aplikacije
Kvantni komunikacijski eksperimentalni izvor svjetlosti
Eksperimentalna dijagnoza u plazmi nuklearne fuzije
Visokoenergetska eksperimentalna precizno vrijeme
4. Područja primjene u nastajanju
①Quantum tehnologija
Hladni atom eksperimentalni laserski hlađenje Izvor svjetla
Kvantni zapleteni sustav generacije države
②New Energy
Fotonaponski materijal karakteristike istraživanja
Promatranje procesa elektrode gorivnih ćelija
③OLOKOLENCIJSKI PROIZVOD
Detekcija laserskog spektra za onečišćujuće tvari
Mjerenje daljinskog osjetljivog polja za daljinsko senzora oceana
Ukratko, helij-neonski laseri pokazuju nezamjenjivu jedinstvenu vrijednost u scenarijima velike snage. U usporedbi s drugim laserima, helij-neonski laseri mogu pružiti neusporedivu koherenciju i stabilnost u aplikacijama kao što su interferometrija i holografska slika, što je teško postići poluvodički laseri i laseri čvrstog stanja.
S kontinuiranim probojima u ključnim tehnologijama kao što su RF pobuđenje i termičko upravljanje, laseri visoke snage helij-neonski igrat će veću ulogu u vrhunskim poljima kao što je otkrivanje litografije EUV litografije i komunikacija svemira kvantne. Njegova integracija s optičkom tehnologijom može rađati novu generaciju visoko stabilnih prijenosnih sustava, a u području biomedicine, kirurške primjene nakon poboljšanja snage također se vrijedi uvidjeti. Unatoč konkurenciji novih lasera, helij-neonski laseri nastavit će održavati nezamjenjiv položaj u posebnim scenarijima koji "zahtijevaju ekstremne optičke performanse" i nastave promovirati inovativni razvoj preciznosti znanosti i vrhunske proizvodnje.
Podaci o kontaktima:
Ako imate bilo kakve ideje, slobodno razgovarajte s nama. Bez obzira gdje su naši kupci i koji su naši zahtjevi, slijedit ćemo naš cilj pružiti našim kupcima visoku kvalitetu, niske cijene i najbolju uslugu.
Email:info@loshield.com
Tel: 0086-18092277517
Fax: 86-29-81323155
WeChat: 0086-18092277517
