How do high power ultraviolet lasers work?

UVs span from 150 to 400 nanometers. This is a short wavelength for a laser, and that has a lot of advantages.

 

The short wavelength translates to a small spot size, which in turn means great spatial resolution. UV lasers can also cut and mark with almost no thermal distortion. What’s more, they are compatible with a plethora of materials. All this combines to make them the go-to laser for sensitive high-precision applications.

 

On the flip side, getting a UV laser up and running has required some hard work from the scientific and engineering community.

Expert III 355 Ultra-Stable Nanosecond UV Laser 10W12W15W

First of all, the optics required are very special, because UV light quickly degrades traditional optics and is very sensitive to defects. Not to mention that generating a laser beam of UV wavelength is a challenge in and of itself. A problem to which the world has found 2 distinct solutions.

 

 

 

 

Gentec-EO's high-accuracy laser beam measurement instruments help engineers, scientists and technicians in all sorts of laser applications from the factory to the hospital, laboratory and research center. Learn about our solutions for these measurement types:

 

Laser power meters

Laser energy meters

Laser beam profilers

Terahertz power meters

HIGH-QUALITY UV-RESISTANT OPTICS

파장이 짧기 때문에 자외선 레이저 광은 약한 표면 거칠기나 기포에도 쉽게 산란되고 왜곡됩니다. 따라서 UV 레이저에는 고품질 광학 장치만 사용할 수 있습니다.

 

UV 광선이 기존의 광학 부품을 빠르게 저하시킨다는 사실은 레이저 설계자가 사용할 수 있는 옵션을 더욱 제한합니다. 사실, UV 열화는 레이저 설계자만이 고려해야 할 사항이 아닙니다. 레이저 감지기는 또한 계속되는 UV 광선의 공격을 견뎌야 하며 이것이 초전기 감지기가 UV 측정에 적합하도록 만드는 이유입니다.

 

UV에 의한 광학 성능 저하의 한 가지 일반적인 예는 많은 유리의 투과율에 큰 영향을 미치고 색상과 물리적 특성을 변경하며 결국 쓸모없게 만드는 태양열화라고 하는 현상입니다.

 

UV 레이저 광 생성

올바른 파장에서 레이저를 발산하는 재료를 찾은 다음 이를 UV 저항성 광학 장치와 결합하는 것처럼 "간단"하다고 생각할 수 있습니다. 그리고 당신은 틀리지 않을 것입니다. 그것이 해결책입니다. 엑시머 레이저 뒤에 있는 것입니다.

 

UV 광선을 직접 생성하지 않는 또 다른 접근 방식이 있습니다. 대신, 보다 일반적으로 사용 가능한 레이저 빔이 주파수 변환 수정을 통과하여 UV로 변환됩니다. 이 솔루션은 종종 DPSS UV 레이저(다이오드 펌핑 고체 상태)라고 합니다.

 

방법 #1: 자외선 레이저(엑시머 레이저)의 직접 생성

불활성 가스는 일반적으로 다른 요소와 상호 작용하지 않습니다. 그러나 그들이 여기되면(예를 들어 전기 방전에 의해) 다른 원자와 결합하여 엑시머라고 하는 수명이 매우 짧은 분자를 형성할 수 있습니다.

 

엑시머는 UV 파장의 광자를 방출하여 과도한 에너지를 방출하고 기저 상태로 돌아갑니다. 이 광자 방출은 매우 빠르게 발생하기 때문에 인구 역전을 달성하기 위해 높은 펌프 전력을 사용해야 합니다(레이징의 전제 조건).

 

엑시머 레이저는 모든 UV 레이저 중 가장 높은 출력과 가장 짧은 파장을 제공할 수 있습니다. 그러나 설정이 크고 복잡하며 유지 관리가 많이 필요하고 특별히 효율적이지 않으며 빔 품질이 낮은 레이저를 생성합니다.

 

방법 #2: 주파수 변환을 통한 자외선 레이저 생성(DPSS 레이저)

YAG 레이저와 같은 DPSS(Diode-pumped solid-state) 레이저는 고품질의 빔을 생성할 수 있는 업계 주력 제품입니다. 그러나 DPSS에 사용할 수 있는 결정은 제한된 범위(UV를 포함하지 않음)의 파장을 방출합니다.

 

고맙게도 주파수 변환 크리스탈을 사용하여 DPSS 레이저 라인을 더 짧은 파장으로 변환할 수 있습니다. 일반적인 변환 중 하나는 주파수가 3배가 된 1064nm YAG로, 높은 빔 품질의 355nm UV 레이저 빔을 생성합니다.

 

Beamage 프로파일링 카메라의 UV 변환기는 실제로 역으로 주파수 변환을 사용하여 광학 장치에 손상을 주지 않고 UV 및 X-Ray 이미지를 정확하게 이미지화합니다.