He-ne лазере един от най -ранните газови лазери за постигане на непрекъсната продукция. Той произвежда стабилен червен лазерен изход при дължина на вълната от 632.8 нанометра чрез разтоварване на възбуждане на смес от хелий (HE) и неонови (NE) газове.
Ранните лазери на хелий-Neon имаха сила само на миливат, но с предимства като високо качество на лъча, добра съгласуваност и дълъг живот те бързо се превърнаха в стандартния източник на светлина за научни изследвания и индустриални измервания. С технологичния напредък, лазерите с висока мощност хелий-неон (като стотици милиута) постепенно са реализирани чрез оптимизиране на структурата на изпускането, резонансното проектиране на кухината и съотношението на газа и са разширени до приложения в прецизна обработка, интерферометрия и други полета. Той все още е един от класическите представители на газовите лазери.
Лазерите с хелий-неон с висока мощност (He-ne-лазери) имат незаменима стойност в научните изследвания, индустрията и медицинските области поради високата си стабилност, отличното качество на лъча и дългия живот. В сравнение с други лазери, като лазери на Co₂ (високо качество, но лошо качество на лъча) и полупроводникови лазери (малък размер, но ниска съгласуваност), лазерите на хелий-неон се отличават в монохроматичност, насоченост и стабилност на честотата, което ги прави идеални източници на светлина за измерване на прецизността, холографски изображения и оптични експерименти. В допълнение, те имат проста структура, ниски разходи за поддръжка и не изискват сложна система за охлаждане, което ги прави подходящи за дългосрочна стабилна работа. Въпреки че е трудно да се конкурираме с твърди или влакнести лазери по отношение на мощността, лазерите с хелий-неон все още имат уникални предимства в приложения с ниска до средна мощност, които изискват високо качество на лъча.
Сравнение с други лазери
| Характеристики | He-ne лазери | Съвместните лазери | Полупроводникови лазери |
| Дължина на вълната | 632,8 nm (червена светлина) | 10.6 μm (инфрачервен) | Видим с близо инфрачервен |
| Диапазон на мощност | Миливат до стотици миливат | Клас Уат до Киловат | Milliwatts до стотици вата |
| Качество на лъча | Отличен (m²≈1) | Среда (се нуждае от оптимизация) | Лошо (необходима колимация) |
| Стабилност | Много високо | Високо | Общи (лесен за отклонение) |
| Живот | >20, 000 часа | 5, 000-10, 000 часа | 10, 000-50, 000 часа |
| Метод на охлаждане | Естествено или въздушно охлаждане | Водно охлаждане/охлаждане на въздуха | Въздушно охлаждане/термоелектрическо охлаждане |
Принцип на He-Ne Laser с висока мощност
1. Работен носител:
Използва се смесен газ от хелий (HE) и хелий (NE) (типично съотношение 5: 1 ~ 10: 1) в стъклена или кварцово изпускателна тръба. Хелийните атоми се вълнуват от метастабилно състояние (2₀s₀, 2³s₁ енергийно ниво) чрез сблъсък на електроните, а след това неонови атоми се вълнуват до високо ниво на енергия (3S₂, 2S₂) чрез резонансен трансфер на енергия, образувайки инверсия на популацията.
2. Стимулирана радиация и лазерен изход:
Когато неонови атоми преминават от нивото на 3S₂ към 2P₄ енергийно ниво, се отделят 632,8 nm (червена светлина) фотони, които се усилват чрез обратна връзка чрез оптичната резонансна кухина (прозорец на Brewster + високо отразяващо огледало), за да се образува стабилен изход на лазер.
3. Механизъм за захранване на мощността:
Increasing the discharge current, optimizing the gas pressure (1~10 Torr) and extending the resonant cavity length (>1 м) може да увеличи изходната мощност, но топлинният ефект и стабилността на режима трябва да бъдат балансирани.
Основни технологии на He-Ne Lasers с висока мощност
1. Методи за подобряване на мощността
(1) Оптимизация на структурата на изпускателната тръба
Увеличете дължината (повече от 1 метър) и диаметър (8-10 mm) на изпускателната тръба, за да удължите ефективно ефективното разстояние на средата на усилване
Приемайте сегментиран дизайн на изпускателната тръба за постигане на многоетапно усилване
Оптимизирайте формата на електрода (като кухи катод), за да подобрите равномерността на изпускането
(2) Оптимизация на газовите параметри
Прецизно контролирайте съотношението HE: NE смесване (5: 1 до 10: 1)
Оптимизирайте работното налягане на газа (1-10 torr), за да балансирате ефектите на усилването и гасирането
Добавете следите от аргона (AR), за да подобрите ефективността на изхвърлянето
(3) Подобряване на метода на възбуждане
Използвайте RF възбуждане (13.56MHz) вместо традиционния постоянен ток
Постигнете без електроден разряд, за да се избегне замърсяване на разпръскване на електрод
Подобряване на ефективността на свързването на енергията и увеличаване на плътността на мощността с повече от 30%
2. Контрол на разсейването на топлината и стабилността
(1) Термално управление на системата
Дизайн на контрола на температурата: постоянна температура на тръбата за изпускане (± 0. 1 градус) + резонансна кухина Термична компенсация
Ефективен разтвор на разсейване на топлина:
Water cooling (>100W/cm² капацитет за разсейване на топлина))
Микроканално въздушно охлаждане (компактен дизайн)
Прилагане на материали с ниско термично разширяване (като микрокристално стъкло)
(2) Технология за стабилизиране на честотата
Решение за стабилизиране на активна честота:
Стабилизиране на честотата на Zeeman (стабилност до 10⁻⁹)
Стабилизиране на честотата на абсорбция на насищане (референция на йодната молекула)
Пасивна честотна стабилизация:
Дизайн на кухина на ултра ниска разширяване
Компенсация на двойни параметри на налягането на температурата
(3) Потискане на вибрациите
Платформа за активна вибрация (6 градуса за контрол на свободата)
Резонансна кухина Твърда опорна структура
Система за компенсация на вибрации в реално време
Приложни полета на HE-NE лазери с висока мощност
1. Приложение в индустриални полета
① височина точно производство и преработка
Полупроводниково рязане на вафли и микромашиниране (използвайки високата точност на позициониране на 632.8nm дължина на вълната)
Прецизна система за маркиране (неразрушително маркиране на чувствителни към топлина материали)
Контрол на измерване и дебелина на тънките филми (точността на измерване на смущения достига нивото на нанометър)
② Инженерно измерване и откриване
Мащабно измерване на подравняването на сградата (мониторинг на правото на конструкция на мост и тунел)
Сензор за изместване с висока точност (разделителна способност по-добра от 0. 1 μm)
Триизмерно измерване на морфологията (в комбинация с холографска технология за постигане на откриване на микроново ниво)
③ КАЧЕСТВО КОНТРОЛ И АВТОМАЦИЯ
Онлайн откриване на размери на продукта на монтажната линия
Прецизна система за позициониране на механично сглобяване
Откриване на повърхността на оптичния компонент (като измерване на радиуса на кривината на лещата)
2. Научни изследвания и медицински приложения
① Спектакъл изследвания
Лазерен интерферометър (откриване на гравитационна вълна, анализ на вибрацията на оптичната платформа)
Холографска система за изображения (динамично холографско запис и възпроизвеждане)
Спектроскопичен стандартен източник на светлина (изследване на атомно и молекулярно енергийно ниво)
②biomedicine
Клетъчни манипулации и изображения (технология за лазерни пинсери с ниска мощност)
Фотодинамична терапия (изследване на целевата туморна терапия)
Офталмологична хирургия Помощ (заваряване и диагностика на ретината)
③Medical оборудване
Източник на светлината на проточен цитометър
Система за осветяване на конфокална микроскоп
Лазерна акупунктура и физиотерапевтична оборудване
3. Национални приложения за отбрана и комуникация
①Detection и насоки
LiDAR core light source (atmospheric detection distance>10 км)
Система за тренировки за симулация на ракети
Подводна лазерна комуникация (синьо-зелено изследване за преобразуване на светлина)
②Space технология
Междусателитна комуникационна комуникация Beacon Източник на светлината
Космическа цел и проследяване
Гравитационен червено изместване Експериментален източник на светлината
③Special приложения
Експериментален източник на светлинна светлина на квантовата комуникация
Експериментална плазмена диагноза на ядреното синтез
Експериментална прецизна срока на високоенергийна физика
4. Възникващи области на кандидатстване
①quantum технология
Студен атом Експериментален лазерен охлаждащ източник на светлина
Квантово заплетена система за генериране на държавата
② Нова енергия
Изследвания на характеристиките на фотоволтаичните материали
Наблюдение на процеса на електрода на горивни клетки
③ Екологичен мониторинг
Откриване на лазерен спектър на атмосферни замърсители
Измерване на дистанционното наблюдение на температурата на океана
В обобщение, лазерите Helium-Neon показват незаменима уникална стойност при сценарии с висока мощност. В сравнение с други лазери, лазерите с хелий-неон могат да осигурят несравнима съгласуваност и стабилност в приложения като интерферометрия и холографски изображения, което е трудно за постигането на полупроводникови лазери и лазери от твърдо състояние.
С непрекъснатите пробиви в ключови технологии като възбуждане на RF и управление на термично управлението, лазерите с хелий-Neon ще играят по-голяма роля в авангардни полета като откриване на литография на EUV и квантова комуникация на космическата площадка. Интеграцията му с оптична технология може да роди ново поколение високо стабилни системи за пренос, а в областта на биомедицината, хирургичните приложения след подобряване на мощността също си струва да очакваме с нетърпение. Въпреки конкуренцията на новите лазери, лазерите Helium-Neon ще продължат да поддържат незаменима позиция в специални сценарии, които „изискват екстремни оптични показатели“ и ще продължат да насърчават иновативното развитие на прецизната наука и производството от висок клас.
Информация за контакт:
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 висококачествени, ниски цени и най -доброто обслужване.
Email:info@loshield.com
Тел: 0086-18092277517
Факс: 86-29-81323155
WeChat: 0086-18092277517
