หลักการและแอปพลิเคชันของ 632.8nm เขา - เลเซอร์ NE

ที่ฮีเลียม - นีออน (เขา - ne) เลเซอร์ในฐานะตัวแทนของเลเซอร์แก๊สคลาสสิกครอบครองตำแหน่งที่ขาดไม่ได้ในหลาย ๆ สาขาเนื่องจากประสิทธิภาพที่เป็นเอกลักษณ์และการใช้งานที่แพร่หลาย โดยเฉพาะอย่างยิ่งเขา - เลเซอร์ NE ทำงานที่ความยาวคลื่น 632.8nm ซึ่งอยู่ในแถบแสงสีแดงที่มองเห็นได้นั้นสอดคล้องกับนิสัยการรับรู้ภาพของมนุษย์มากขึ้น ยิ่งไปกว่านั้นมันมีความเป็นโมโนโครมที่ยอดเยี่ยมการเชื่อมโยงกันและทิศทางทำให้เป็นแหล่งกำเนิดแสงที่ใช้กันทั่วไปในการวิจัยทางวิทยาศาสตร์และการใช้งานอุตสาหกรรม ใน - การวิจัยเชิงลึกเกี่ยวกับหลักการลักษณะและการใช้งานของ 632.8nm เขา - เลเซอร์ไม่เพียง แต่ช่วยส่งเสริมการพัฒนาเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้อง แต่ยังให้การสนับสนุนที่แข็งแกร่งสำหรับการปฏิบัตินวัตกรรมในสาขาต่างๆ

I. หลักการพื้นฐาน

(i) กลไกการทำงานและการเปลี่ยนระดับพลังงาน

สารทำงานของเลเซอร์ HE - NE เป็นส่วนผสมของก๊าซฮีเลียมและนีออนในสัดส่วนที่แน่นอนโดยปกติจะมีอัตราส่วนประมาณ 5: 1 ถึง 20: 1 และทำงานภายใต้เงื่อนไขความดันต่ำ - ภายใต้เงื่อนไขเฉพาะดังกล่าวเมื่อมีการใช้สนามไฟฟ้าอิเล็กตรอนจะได้รับพลังงานและเร่งการชนกันครั้งแรกกับอะตอมฮีเลียม เนื่องจากพลังงานของสถานะการแพร่กระจายของอะตอมฮีเลียมนั้นสูงกว่าระดับพลังงานของรัฐนีออนที่ตื่นเต้นเล็กน้อยอะตอมฮีเลียมในรัฐนี้จะถ่ายโอนพลังงานไปยังอะตอมนีออนดังนั้นจึงสูบอะตอมนีออนไปยังระดับพลังงานที่สูงขึ้น ในฐานะที่เป็นอะตอมนีออนจำนวนมากตื่นเต้นกับระดับพลังงานสูงการกระจายการผกผันของประชากรจะเกิดขึ้นได้ซึ่งเป็นเงื่อนไขที่จำเป็นสำหรับการสร้างการปล่อยสารกระตุ้น เมื่ออะตอมนีออนที่ระดับพลังงานสูงเปลี่ยนไปสู่ระดับที่ต่ำกว่าพวกเขาจะปล่อยแสงของความยาวคลื่นที่เฉพาะเจาะจงซึ่ง 632.8nm สอดคล้องกับความยาวคลื่นของเส้นการเปลี่ยนผ่านของอะตอมนีออนโดยเฉพาะ กระบวนการนี้เกี่ยวข้องกับปรากฏการณ์ทางกายภาพอะตอมที่ซับซ้อนและการมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างอนุภาคกล้องจุลทรรศน์ การควบคุมปัจจัยที่ถูกต้องเช่นองค์ประกอบของก๊าซความดันและเงื่อนไขการปลดปล่อยเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการสร้างความมั่นใจว่าเอาต์พุตเลเซอร์ที่เสถียร

(ii) การออกแบบโพรงแสงสะท้อนแสง

The optical resonator cavity is one of the core components of the He-Ne laser. It consists of two mirrors with different reflectivities. One end is a high-reflection mirror (HR>99.99%) ซึ่งเกือบจะสะท้อนแสงอย่างสมบูรณ์ ปลายอีกด้านคือเอาต์พุต coupler (อัตราการส่งผ่าน OC ~ 1%) ช่วยให้แสงจำนวนเล็กน้อยผ่านเป็นเอาต์พุตเลเซอร์ โดยการออกแบบความยาวและรูปร่างของโพรง resonator อย่างระมัดระวังโหมดตามยาวสามารถเลือกได้อย่างมีประสิทธิภาพซึ่งหมายถึงเฉพาะคลื่นแสงที่พึงพอใจเงื่อนไขเฟสบางอย่างสามารถสร้างการแกว่งที่มั่นคงภายในโพรงและขยายอย่างต่อเนื่อง กลไกการเลือกโหมดนี้ช่วยให้มั่นใจได้ถึงความเสถียรและความถี่ของความถี่สูงของเลเซอร์ นอกจากนี้ความยาวของโพรงที่เหมาะสมรับประกันความยาวการเชื่อมโยงกันค่อนข้างยาว (โดยทั่วไปจะอยู่ที่ประมาณ 30 ซม.) ทำให้เลเซอร์เอาท์พุทมีลักษณะการรบกวนที่ดีเหมาะสำหรับการวัดความแม่นยำและความต้องการการทดลองที่หลากหลาย ตัวอย่างเช่นในการทดลอง interferometer เลเซอร์ที่มีความยาวการเชื่อมโยงกันยาวสามารถสร้างรูปแบบขอบที่ชัดเจนและสดใสช่วยให้การวัดการเคลื่อนที่เล็ก ๆ หรือการเปลี่ยนแปลงความหนาเล็กน้อย

(iii) การวิเคราะห์ลักษณะโพลาไรเซชัน

แสงที่ปล่อยออกมาโดย HE - เลเซอร์ NE มักจะมีลักษณะโพลาไรเซชันบางอย่าง ในบางกรณีแสงเอาต์พุตอาจถูกแบบสุ่มโพลาไรซ์ แต่ภายใต้การออกแบบอื่น ๆ และสภาพการทำงานสามารถส่งออกโพลาไรซ์เชิงเส้นตรงได้ สถานะโพลาไรเซชันมีผลกระทบที่สำคัญต่อสถานการณ์แอปพลิเคชันจำนวนมาก ตัวอย่างเช่นเมื่อใช้ปริซึม Wollaston สำหรับการแยกลำแสงทิศทางโพลาไรเซชันของแสงตกกระทบจะต้องได้รับการพิจารณาเพื่อให้แน่ใจว่าเอฟเฟกต์การแยกที่ถูกต้อง การศึกษาแสดงให้เห็นว่ามีความแตกต่างในเวลา - การเปลี่ยนแปลงของสเปกตรัมระหว่างองค์ประกอบโพลาไรเซชัน S/P การทำความเข้าใจกับลักษณะเหล่านี้ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการออกแบบเส้นทางด้วยแสงและปรับปรุงประสิทธิภาพของระบบ ด้วยการใช้องค์ประกอบและเทคนิคโพลาไรเซชันที่เหมาะสมเช่น Windows Brewster สถานะโพลาไรเซชันของเลเซอร์สามารถควบคุมและปรับได้อย่างมีประสิทธิภาพเพื่อให้ตรงตามข้อกำหนดของแอปพลิเคชันที่เฉพาะเจาะจง

(iv) ปัจจัยเสถียรภาพด้านพลังงาน

การบำรุงรักษากำลังเอาต์พุตที่เสถียรเป็นตัวบ่งชี้คีย์ของ HE - เลเซอร์ NE อย่างไรก็ตามในระหว่างการดำเนินการจริงมันได้รับผลกระทบจากปัจจัยต่าง ๆ เช่นความผันผวนของอุณหภูมิและการเปลี่ยนแปลงในปัจจุบัน เพื่อให้ได้ดัชนีความเสถียร± 0.5%/ชั่วโมงมีการใช้มาตรการหลายอย่าง ในอีกด้านหนึ่งมีการแนะนำเทคโนโลยีการชดเชยอุณหภูมิดริฟท์ซึ่งมีการตรวจสอบอุณหภูมิสิ่งแวดล้อมและปรับพารามิเตอร์การทำงานในเวลาจริง - เวลาเพื่อต่อต้านผลกระทบของการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ ในทางกลับกันการควบคุมขนาดปัจจุบันที่แม่นยำทำให้มั่นใจได้ถึงความเสถียรและความสอดคล้องของกระบวนการปล่อย เทคโนโลยีและวิธีการเหล่านี้ช่วยเพิ่มความน่าเชื่อถือและความเสถียรของเลเซอร์อย่างมีนัยสำคัญภายใต้สภาพแวดล้อมการทำงานที่แตกต่างกันทำให้สามารถรักษาประสิทธิภาพที่มั่นคงในช่วงระยะเวลานานของการทำงานอย่างต่อเนื่อง

ii. พารามิเตอร์ทางเทคนิคที่สำคัญและประเภทผลิตภัณฑ์

(i) การเปรียบเทียบข้อกำหนดทั่วไป

มีรูปแบบที่แตกต่างกันของ 632.8nm เขา - เลเซอร์ NE ที่มีอยู่ในตลาดส่วนใหญ่แตกต่างกันในแง่ของช่วงพลังงานเส้นผ่านศูนย์กลางลำแสงและมุมแตกต่าง โดยทั่วไปแล้วพลังงานสามารถอยู่ในช่วงที่ต่ำกว่า 0.3MW ถึงหนึ่งใน 5MW ที่สูงขึ้นโดยมีเส้นผ่านศูนย์กลางลำแสงประมาณระหว่างφ0.6มม. และφ1.5มม. และมุมแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับการออกแบบที่เฉพาะเจาะจง เลเซอร์พลังงานที่ต่ำกว่าเหมาะสำหรับโอกาสที่มีความต้องการต่ำต่อความเข้มแสงเช่นการสาธิตการสอนหรืองานตรวจจับที่เรียบง่าย ในขณะที่เลเซอร์พลังงานสูง - เหมาะสมกว่าสำหรับแอปพลิเคชันที่ต้องการแหล่งกำเนิดแสงที่เข้มข้นเช่นยาว - การส่งผ่านระยะทางหรือการฉายรังสีในพื้นที่ขนาดใหญ่ - นอกจากนี้ยังมีเลเซอร์ที่ออกแบบมาเป็นพิเศษเช่นผู้ที่มีการออกแบบแหล่งจ่ายไฟขนาดเล็กแบบแยกซึ่งมีข้อได้เปรียบเช่นโครงสร้างขนาดกะทัดรัดและอายุการใช้งานที่ยาวนานทำให้สะดวกสำหรับการติดตั้งและใช้ในอุปกรณ์และสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกัน

(ii) ตัวแปรฟังก์ชั่นพิเศษ

นอกเหนือจากประเภทเอาต์พุตคลื่นต่อเนื่องมาตรฐานเขา - เลเซอร์ NE แล้วยังมีตัวแปรบางอย่างที่มีฟังก์ชั่นพิเศษ ตัวอย่างเช่นความถี่ไอโอดีน - เลเซอร์ที่มีความเสถียรใช้ประโยชน์จากลักษณะ linewidth ที่แคบของเส้นการดูดกลืนโมเลกุลไอโอดีนเพื่อให้ได้สูง - การเสถียรความถี่ความแม่นยำซึ่งมักใช้สำหรับการปรับเทียบเครื่องมือและอุปกรณ์อื่น ๆ ความถี่อะเซทิลีน - เลเซอร์ล็อคสามารถล็อคความถี่ที่ค่าเฉพาะซึ่งทำหน้าที่เป็นอุปกรณ์มาตรฐานในแถบการสื่อสารทางแสง นอกจากนี้เลเซอร์ที่ติดตั้งอินเทอร์เฟซการเชื่อมต่อไฟเบอร์สามารถปรับให้เข้ากับระบบเส้นทางแสงที่ซับซ้อนได้ดีขึ้นการอำนวยความสะดวกในการรวมเข้ากับการตั้งค่าการทดลองและอุปกรณ์การผลิตต่างๆ ตัวแปรฟังก์ชั่นพิเศษเหล่านี้ขยายขอบเขตแอปพลิเคชันและความยืดหยุ่นของเขา - เลเซอร์ NE

iii. พื้นที่แอปพลิเคชันโดยละเอียด

(i) การวิจัยทางวิทยาศาสตร์ขั้นพื้นฐาน

แหล่งกำเนิดแสง interferometer: ต้องขอบคุณการเชื่อมโยงกันสูง 632.8nm เขา - เลเซอร์ NE เป็นแหล่งกำเนิดแสงในอุดมคติสำหรับเครื่องวัดอินเตอร์เฟอโรมิเตอร์ ในการวิจัยทางฟิสิกส์มันมักจะใช้ในการวัดการเคลื่อนที่เล็ก ๆ สายพันธุ์และการเสียรูปของวัสดุ ตัวอย่างเช่นในการทดสอบประสิทธิภาพของกลศาสตร์วัสดุการเปลี่ยนแปลงของขอบรบกวนสามารถสังเกตได้เพื่อคำนวณปริมาณการเสียรูปของวัสดุภายใต้ความเครียดอย่างแม่นยำ ในการตรวจสอบคุณภาพของส่วนประกอบออปติคัลปรากฏการณ์การรบกวนสามารถใช้ในการตรวจสอบว่าความเรียบของพื้นผิวและรัศมีของความโค้งตรงตามข้อกำหนดหรือไม่

การสอนห้องปฏิบัติการฟิสิกส์: ในฐานะเครื่องมือทดลองแบบคลาสสิกเขา - เลเซอร์ NE ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการสอนห้องปฏิบัติการฟิสิกส์ของมหาวิทยาลัย มันสามารถแสดงให้เห็นถึงปรากฏการณ์ออปติคัลที่สำคัญอย่างสังหรณ์ใจเช่นการเลี้ยวเบนของตะแกรงและการรบกวนแบบสองเท่า - การแทรกแซงร่องช่วยให้นักเรียนเข้าใจและแนวคิดพื้นฐานและหลักการของออพติกคลื่น ในเวลาเดียวกันเนื่องจากการทำงานที่ค่อนข้างง่ายและระดับความปลอดภัยสูงจึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับผู้เริ่มต้นในการฝึกฝนมือ - เกี่ยวกับทักษะและฝึกฝนการรู้หนังสือทางวิทยาศาสตร์

(ii) การตรวจสอบและการผลิตอุตสาหกรรม

การจัดตำแหน่งองค์ประกอบแสงที่แม่นยำ: ในระหว่างการชุมนุมและการว่าจ้างระบบออปติคัลจำเป็นต้องมีการจัดตำแหน่งที่แม่นยำของตำแหน่งองค์ประกอบแสงต่างๆ ในเวลานี้ลำแสงบาง ๆ ที่ปล่อยออกมาโดย Laser -} NE สามารถใช้เป็นพื้นฐานอ้างอิงในอุดมคติช่วยช่างเทคนิคในการปรับตำแหน่งเลนส์กระจกและองค์ประกอบอื่น ๆ อย่างรวดเร็วและแม่นยำ

การวิเคราะห์เชิงปริมาณพลังงานแสงที่กระจัดกระจายในการไหลของไซโตเมทรี: ในสนามชีวการแพทย์ Flow cytometry เป็นเทคนิคสำคัญสำหรับการวิเคราะห์และการเรียงลำดับของเซลล์ แหล่งกำเนิดแสงที่เสถียรที่จัดทำโดย HE - เลเซอร์ NE สามารถกระตุ้นเครื่องหมายเรืองแสงในเซลล์แขวนลอยและโดยการตรวจจับการกระจายพลังงานของแสงที่กระจัดกระจายข้อมูลเกี่ยวกับขนาดของเซลล์สัณฐานวิทยา ฯลฯ สามารถรับได้ สิ่งนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับการศึกษาลักษณะทางชีวภาพของเซลล์การวินิจฉัยโรคและการรักษา

การตรวจสอบความทึบและระบบการเรียงลำดับอาหาร: โดยการใช้การลดทอนความเข้มแสงหลังจากผ่านตัวอย่างจริง - การตรวจสอบเวลาของความทึบตัวอย่างสามารถรับรู้ได้ หลักการนี้ใช้ในอุตสาหกรรมแปรรูปอาหารเพื่อแยกแยะผลิตภัณฑ์ที่มีเกรดต่างกันเช่นการคัดกรองความสุกของผลไม้หรือการประเมินคุณภาพเนื้อสัตว์ ผ่านระบบควบคุมอัตโนมัติรวมกับผลการตรวจจับด้วยเลเซอร์สามารถดำเนินการเรียงลำดับสายการผลิตที่มีประสิทธิภาพได้

(iii) นวัตกรรมอุปกรณ์การแพทย์

การรักษาด้วยการฉายรังสีในหลอดเลือดสำหรับโรคหลอดเลือดหัวใจ: ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาการศึกษาพบว่าการฉายรังสีด้วยเลเซอร์ของความยาวคลื่นที่เหมาะสมสามารถส่งเสริมการไหลเวียนโลหิตและปรับปรุงการทำงานของเนื้อเยื่อเมตาบอลิซึม ตามหลักการนี้การรักษาด้วยการฉายรังสีในหลอดเลือดได้ค่อยๆถูกนำไปใช้ในการปฏิบัติทางคลินิกเพื่อเป็นการรักษาโรคสำหรับโรคหลอดเลือดหัวใจบางชนิด 632.8nm เขา - เลเซอร์ NE กลายเป็นหนึ่งในแหล่งกำเนิดแสงที่ต้องการเนื่องจากความสามารถในการเจาะที่ดีและความเข้ากันได้ทางชีวภาพ

การพัฒนาที่มีศักยภาพของอุปกรณ์บำบัดด้วยเลเซอร์ที่ไม่รุกราน -: นอกเหนือจากวิธีการรักษาแบบดั้งเดิมการรักษาด้วยการรักษาด้วยเลเซอร์แบบไม่รุกรานได้รับความสนใจเพิ่มขึ้น เขาคาดว่าจะมีบทบาทสำคัญในพื้นที่นี้เช่นในการรักษาโรคผิวหนังหรือส่งเสริมการรักษาแผล ปัจจุบันการวิจัยที่เกี่ยวข้องกำลังดำเนินการอย่างแข็งขันและอุปกรณ์การแพทย์ที่เป็นนวัตกรรมมากขึ้นอาจเกิดขึ้นในอนาคต

(iv) แอพพลิเคชั่นสหวิทยาการชายแดน

การเลือกแหล่งที่มาของการกระตุ้นใน Raman spectroscopy: การกระเจิงของรามานเป็นปรากฏการณ์พิเศษที่สังเกตได้หลังจากการรักษาอย่างคร่าวๆบนพื้นผิวโลหะที่เฉพาะเจาะจง การเลือกแหล่งกระตุ้นที่เหมาะสมเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการได้รับ - Raman spectra คุณภาพสูง 632.8nm เขา - เลเซอร์ NE เนื่องจากความยาวคลื่นเดี่ยวและความเข้มสูงมักใช้เป็นแหล่งกระตุ้นที่เหมาะสำหรับสเปกโตรมิเตอร์ Raman ซึ่งมีส่วนทำให้เกิดความไวและความละเอียดในการตรวจจับที่ดีขึ้น

กลยุทธ์การเพิ่มประสิทธิภาพการปรับเฟสในเทคโนโลยีการถ่ายภาพโฮโลแกรม: การถ่ายภาพโฮโลแกรมเป็นเทคนิคที่บันทึกข้อมูลทั้งหมดเกี่ยวกับวัตถุรวมถึงแอมพลิจูดและเฟส เมื่อใช้เลเซอร์ HE - NE สำหรับโฮโลแกรมการปรับพารามิเตอร์เลเซอร์สามารถตระหนักถึงการปรับเฟสที่มีประสิทธิภาพซึ่งจะปรับปรุงคุณภาพการถ่ายภาพและความคมชัด สิ่งนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับสาม - การสร้างมิติมิติ, ไมโคร - การผลิตนาโนและสาขาอื่น ๆ

anti - กรณีการออกแบบการติดขัดของระบบนำทางทางทะเล: ในสภาพแวดล้อมทางทะเลวิธีการนำทางด้วยภาพแบบดั้งเดิมได้รับผลกระทบอย่างง่ายดายจากสภาพอากาศที่ไม่เอื้ออำนวย ระบบนำทางด้วยภาพทางทะเลที่ออกแบบด้วยเลเซอร์ HE - NE เนื่องจากแหล่งสัญญาณมีความสามารถในการต่อต้านการรบกวน - ที่แข็งแกร่งให้คำแนะนำที่เชื่อถือได้แม้ในสภาวะการมองเห็นต่ำเช่นหมอกหรือวันฝนตก แอปพลิเคชันที่ประสบความสำเร็จของระบบนี้แสดงให้เห็นถึงข้อดีที่เป็นเอกลักษณ์ของเลเซอร์ HE - NE ภายใต้สถานการณ์พิเศษ

โดยสรุปฮีเลียม 632.8nm - นีออน (เขา - ne) เลเซอร์ได้กลายเป็นส่วนสำคัญของเทคโนโลยีออพติคอลเนื่องจากหลักการทำงานที่เป็นเอกลักษณ์ลักษณะการทำงานที่ยอดเยี่ยมและการใช้งานอย่างกว้างขวางในสาขาต่างๆ มันรวมข้อดีเช่นต้นทุนต่ำความง่ายในการดำเนินงานและความน่าเชื่อถือสูงการเล่นบทบาทสำคัญไม่เพียง แต่ในการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ขั้นพื้นฐาน แต่ยังรวมถึงการผลิตอุตสาหกรรมสุขภาพทางการแพทย์และโดเมนอื่น ๆ มองไปข้างหน้าด้วยการพัฒนาอย่างต่อเนื่องของเทคโนโลยีบรรจุภัณฑ์ขนาดเล็กพกพาเขา - เลเซอร์ NE จะกลายเป็นที่นิยมมากขึ้น ในขณะเดียวกันความก้าวหน้าในเทคโนโลยีการรักษาเสถียรภาพความถี่ใหม่คาดว่าจะขยายขอบเขตแอปพลิเคชันในพื้นที่สูง - พื้นที่สิ้นสุดเช่นมาตรวิทยาควอนตัม อาจเป็นไปได้ว่าในอีกไม่นานก็จะมาถึงเลเซอร์ 632.8nm เขา - เลเซอร์ NE จะยังคงเป็นเครื่องมือที่ขาดไม่ได้สำหรับนักวิจัยและวิศวกรเหมือนกัน

ข้อมูลติดต่อ:

หากคุณมีความคิดใด ๆ อย่าลังเลที่จะพูดคุยกับเรา ไม่ว่าลูกค้าของเราจะอยู่ที่ไหนและข้อกำหนดของเราคืออะไรเราจะทำตามเป้าหมายของเราเพื่อให้ลูกค้ามีคุณภาพสูงราคาต่ำและบริการที่ดีที่สุด