Constructie van excimeerlasers (met diagram)
Na het lezen van dit artikel leert u over de constructie van excimeerlasers met behulp van een diagram.
De naam excimer is afgeleid van de geëxciteerde dimmermoleculen die de lasing-specerijen zijn. Een excimer is een diatomisch molecuul dat alleen in een elektronisch geëxciteerde toestand bestaat. Hoewel excimeerlasers van het gastype zijn, wordt speciale aandacht aan hen besteed omdat ze ook als chemische lasers kunnen worden beschouwd.
Hoofdzakelijk bestaande uit een mengsel van een edelgas (helium, argon, crypton, neon) en een halogeen (chloride, flurine, broom, jodium) in een holte waarin energie wordt gedissipeerd door een elektronenbundel of een elektrische ontlading om te veroorzaken een elektrisch geëxciteerd molecuul dat alleen in deze aangeslagen toestand kan bestaan. De gasmengsels die gewoonlijk worden gebruikt in excimeerlaser worden opgesomd in Tabel 14.4.
Commerciële excimeerlasers die met deze zeldzame gashalogeniden werken, kunnen een rendement tot 2% bereiken.
De constructieve kenmerken van een industriële excimeerlaser worden getoond in Fig. 14.42.
Deze lasers verschillen enigszins van andere lasertypen doordat de versterking zo sterk is dat ze geen oscillator nodig hebben. In de momenteel meest populaire krypton fluoridelaser wordt de elektrische ontlading gegenereerd in een gasmengsel van krypton, fluor en neon in ongeveer vier (4) atmosferen. Er wordt een geëxciteerde dimmer KrF * gevormd die het gestimuleerde emissieproces ondergaat. Het genereert ultraviolette fotonen in een korte puls voor elke ontlading van de condensorbank in het gasmengsel.
Het excimer, KrF *, keert onmiddellijk terug naar zijn samenstellende atomen die fotonen emitteren, hetzij gelijktijdig, hetzij door gestimuleerde emissie om een laserbundel te produceren bij 0, 248 pm in het ultraviolette gebied (0, 1 - 0, 4 pm) van het spectrum. De pulsen zijn meestal erg kort, ongeveer 20 ns (20 x 10-9 seconden) maar zeer krachtig, meestal rond de 35 MW; de energie per puls is dus 0, 2 J / puls. Door gebrek aan resonante oscillatie is de modus van deze lasers zeer slecht. Het proces heeft meer te maken met versterkte spontane emissie dan met laseroscillatie.
In de praktijk zijn excimeerlasers multigaslasers die emissie van verschillende lijnen op een brede golflengteschaal bieden, afhankelijk van het gasmengsel in de laserholte. Hoewel hun prestaties kunnen worden geoptimaliseerd van een specifiek gasmengsel door details in de vorm en het circuit van de elektrode te veranderen, werken deze lasers goed voor alle gasmengsels met een enkele set elektroden. De golflengte wordt veranderd door de gasmengsels te veranderen.
De meeste commerciële excimeerlasers werken met elektrodenafstanden van 2 tot 3 cm, doorslagspanning van 25-35 KV en speciaal geprofileerde elektroden voor homogene ontlading.
Enkele van de voordelige kenmerken van excimeerlaser omvatten goede energieomzettingsefficiëntie, puls-naar-puls reproduceerbaarheid en het hogere gemiddelde vermogen maken deze lasertechnieken veelbelovend in materiaalverwerking op grote oppervlakken.
