Знаете ли промишленото приложение на DPSS лазерите? (Част 4)

Dpss лазериможе да се използва в 12 области, днес ще представим четири области на приложение и техните принципи

9. Фотоволтаична инспекция

Лазерно базираните техники във фотоволтаичната инспекция разкриват различни свойства на материалите и се използват широко в индустрията. Измервания като повърхностно отражение, капани на дълбоки нива, дифузия на носители, кристална структура и граници, дълбочина и температура на свързване, абсорбция и разсейване на светлината и разграждане на фотони, всички те влияят на ефективността на слънчевите клетки и могат да бъдат измерени чрез набор от оптични процеси .

Повечето фотоволтаични производства са в силиций; Изследователите обаче търсят по-евтина и по-ефективна алтернатива - перовскит. През последното десетилетие ефективността на преобразуване на енергията на перовскитните слънчеви клетки скочи от по-малко от 4 процента до почти 30 процента, което предизвика голямо вълнение. Малко количество перовскит може да произведе същото количество слънчева енергия като няколко тона силиций. Като полупроводници с директна забранена лента перовскитите са идеални за слънчеви клетки. Перовскитът е достъпен, устойчив и ефективен и има потенциала да изпревари силиция на фотоволтаичния пазар. Ефективността на перовскита обаче е измерена само върху малки проби и все още не е търговски жизнеспособна.

Едночестотните лазери предлагат ефективна, безконтактна алтернатива на скъпите литографски стъпки и с правилните лазерни характеристики и дължини на вълните, тези източници на светлина могат също така да инспектират, променят и активират тези нови материали. Постигането на високи добиви на по-ниска цена изисква източник на светлина с висока пространствена разделителна способност, отлично качество на лъча и дългосрочна стабилност на мощността. Например фотолуминесцентното (PL) изображение може да се използва за еферентен контрол на качеството (производители на пластини) и аферентен контрол на качеството (производители на батерии), където лазерите с близък инфрачервен диапазон (NIR) често се използват като рентабилни източници на светлина за тази цел. Лазерите в ултравиолетовия (UV) диапазон осигуряват гъвкавост за характеризиране на материала и етапи на обработка. Както при обработката на полупроводници, UV светлината се използва в различни измервателни стъпки и техники за инспекция на фотоволтаични клетки, където по-късата дължина на вълната позволява анализ на повишена повърхностна сложност, а UV източникът с висока мощност излъчва или премахва разградените материали върху бариерата на субстрата.

Едночестотните лазери покриват диапазона NIR до UV и техните характеристики са специално проектирани за приложимостта на тези оптични процеси.

Качество на лъча: включва размера, формата, стабилността и интензитета на лазерния лъч. Единичен напречен лъч (TEM 00) е от съществено значение за характеризирането на фотоволтаичните клетки, което позволява висок пространствен контрол. Отлична форма на лъча, стабилна посока и ниска елиптичност за последователна обработка и откриване.

Нисък шум: Фотоволтаичните клетки и лазерите за откриване на пластини трябва да излъчват нисък шум, за да се сведат до минимум грешките при откриване и да се предотврати неточно характеризиране. Ниското ниво на шум, комбинирано с тясната ширина на линията, подобрява съотношението сигнал/шум и подобрява чувствителността на измерване и откриване.

Стабилност: За да се осигури последователност от батерия до батерия и панел до панел, лазерът също така изисква отлична спектрална и енергийна стабилност, за да прави измервания с висока разделителна способност и да елиминира грешки при дълги измервания.

10. Решетка Master Production

Оптичните дифракционни решетки са често използвани устройства за измерване на дължината на вълната на светлината, състоящи се от редица равномерно разположени дифракционни елементи - а именно празнини и ръбове - които могат алтернативно да влияят на фазата и амплитудата на падащата светлина. Практически пример за решетки е използването им в спектрометри. Входният процеп е разположен във фокалната равнина на лещата, позволявайки всяка падаща светлина да премине през него и да стане успоредна. След това светлината удря решетката, така че падащата светлина се разпръсква в съставните й дължини на вълната и разпределението на интензитета може да се наблюдава директно или да се запише от фотометър.

Решетките могат да бъдат подредени в режим на предаване или отражение и се използват широко в различни лазерни системи. Тези решетки са инсталирани вътре и извън резонатора за избор на дължина на вълната, разделяне на лъча, оформяне на лъча и поляризация. Високоефективните лазерни решетки се характеризират с техните прагове на повреда при специфични дължини на вълните, както и с тяхната висока ширина на импулса, честота на повторение и ефективност на дифракция в посоката на поляризация.

Процесите на холографска и интерферентна литография са често срещани при производството на решетки, въпреки че висококачествени спектрални решетки могат да бъдат получени само чрез въвеждане на покрития с висока разделителна способност и късовълнови лазери. Решетка може да бъде създадена чрез начертаване на фино лазерно интерферентно поле върху литорезистния слой, където интерферентни вълни могат да бъдат генерирани чрез разделяне на амплитудата на вълнов фронт или кохерентен лазерен лъч - най-често лазери в едномодов режим.

Цялостната ефективност и качество на решетката, създадена по този начин, зависят от няколко характеристики на използвания светлинен източник, като дължина на вълната и поляризация, и следните параметри трябва да бъдат взети под внимание, когато се обмисля подходящ лазер за основно производство на решетка:

Висока мощност: Обикновено се изискват по-кратки времена на експозиция, тъй като това намалява вредните външни влияния като вибрации. Затова се предпочита по-висок интензитет на светлината.

Стабилност на мощността: Флуктуациите в изходната мощност по време на производствения процес могат да усилят интерферограмата, което води до неточност. Следователно ултрастабилната изходна мощност и неоткриваемият шум на мощността са много важни за осигуряване на качеството на решетъчния родителски диск.

Качество на лъча: Отличното качество на лъча и стабилността на насочване също са ключови параметри за осигуряване на последователен и точен анализ.

11. Разсейване на Брилюен

Ефектът на Брилоуен е нееластично разсейване, причинено от параметричното взаимодействие на фотони с топлинни фонони, както се установява в рамановата спектроскопия, въпреки че тук е причинено от взаимодействието на светлината с фонони, които вибрират в акустичния диапазон; Често наричани звукови вълни. Тези динамични топлинни колебания могат да причинят промени в диелектричната константа и индекса на пречупване на носещия материал, което води до слаби нееластични ефекти на разсейване при преминаване на фотони. Това нееластично взаимодействие причинява промяна в честотата в падащата светлина, пропорционална на относителната скорост на фонона, което води до енергийна промяна или Стоксово изместване, което е с няколко порядъка по-малко от Рамановото изместване поради сравнения между скоростта на звука и скоростта на светлината.

При Раман това изместване на Стокс е свързано със специфични вибрационни и ротационни взаимодействия на молекулярно ниво, докато изместването на Брилуен е резултат от макроскопични, нискочестотни взаимодействия с обемната среда, където нелинейните ефекти най-често се причиняват от електрострикция. Това изместване на Стокс може също да бъде причинено от промени в структурата на заряда (полярон) или неговото магнитно (магнетон) трептене. Фотоните могат да загубят енергия, причинявайки движение към по-голяма дължина на вълната, или да получат енергия, причинявайки по-къса дължина на вълната (анти-Стокс).

При ниска лазерна мощност тези ефекти на Брилуен могат да възникнат спонтанно, но при по-висок интензитет на мощността този ефект може да бъде директно възбуден от възбудени фотони, наречено стимулирано разсейване на Брилуен (SBS). SBS предизвиква генериране на звукови вълни в носещия материал, разпространяващи се в същата посока като падащия лъч, а разпръснатите и движещи се фотони се отразяват или отразяват обратно към падащия лъч. Това разсейване може да бъде анализирано за определяне на различни еластични свойства на субмикронни филми и проби, както и повърхностни свойства на насипни материали, и се използва за широк спектър от приложения; Примерите включват геология, биология и науки за живота, нефт и газ, телекомуникации и др. Например, именно този стимулиран ефект на обратно отражение ограничава общата оптична мощност, която може да бъде инжектирана във влакното. Този ефект също така се използва широко в оптичното фазово конюгиране, където огледалата за фазово конюгиране (PCM) се използват за коригиране на термичните изкривявания в лазерните кристали и произвеждат повече гаусови форми на лъча.

Тъй като ефектът на разсейване е много слаб и Стоксовото изместване е само няколко пикометра, използваният възбуждащ лазер е от решаващо значение. Лазерът трябва да има изключително тясна ширина на линията и голяма кохерентна дължина, за да се гарантира, че резултатите от ефекта на разсейване на Брилюен се наблюдават ясно с добра разделителна способност и съотношение сигнал/шум.

12. Интерферометрия

Интерферометрията се отнася до широка техника, която разчита на суперпозицията на два кохерентни светлинни пътя, най-често разделени от един източник на светлина, за да се образува интерференчен модел. Тази интерференция е причинена от разлика в пътя между два лъча, референтен път на светлина и път на падаща проба на светлина, което води до измерима промяна в модела на ръба. Тази техника за измерване може да се използва за множество различни приложения - от прости измервания на разстояние или повърхност до структури и напрежения до измервания на гравитационни вълни.

На теория типичната експериментална настройка е много проста. Високо стабилният кохерентен лазер е разделен на две, за да произвежда отделни и идентични лъчи. Едното е еталонно рамо с фиксирана траектория, докато другото образува движещ се падащ лъч на пробата. Първоначално двата лъча светлина са във фаза, разделени от един и същ кохерентен източник. Ако двата пътя са с еднаква дължина, те все още ще бъдат във фаза, когато достигнат детектора. Въпреки това, леко отклонение в пътя на пробния лъч променя своята фаза по отношение на референтния лъч и по този начин създава свързани отклонения в интерферентния модел. Тези отклонения в модела на смущение са измерими резултати.

Няколко фактора, които трябва да имате предвид при избора на правилния източник на светлина за интерферометрия:

Първо, източникът на светлина се нуждае от хиперспектрална стабилност, за да се гарантира, че промяната на модела е причинена от пробата, а не от лазерния ефект. По-дългите дължини на кохерентност и следователно по-тесните ширини на линията частично ще определят разделителната способност на измерването, като същевременно ще вземат предвид използваната дължина на вълната.

Стабилността на насочване на дългите светлини осигурява последователни измервания на избраното място на пробата, докато качеството на дългите светлини намалява сложността, която може да възникне при анализиране на резултатите от измерването.

И накрая, важно е да се вземе предвид наличното ниво на мощност в сравнение с размера на извадката, тъй като по-високата мощност може да изобрази по-голяма площ.

Информация за връзка:

Ако имате някакви идеи, не се колебайте да говорите с нас. Без значение къде са нашите клиенти и какви са нашите изисквания, ние ще следваме нашата цел да предоставим на нашите клиенти високо качество, ниски цени и най-доброто обслужване.