Kas teate DPSS-laserite tööstuslikku rakendust? (4. osa)

Dpss laseridsaab kasutada 12 valdkonnas, täna tutvustame nelja kasutusvaldkonda ja nende põhimõtteid

9. Fotogalvaaniline ülevaatus

Fotogalvaanilise kontrolli laseripõhised tehnikad näitavad mitmesuguseid materjali omadusi ja neid kasutatakse laialdaselt kogu tööstuses. Sellised mõõtmised nagu pinna peegeldus, sügaval tasemel püünised, kandja difusioon, kristallstruktuur ja piirid, ristmiku tüüpi sügavus ja temperatuur, valguse neeldumine ja hajumine ning footonite lagunemine mõjutavad päikesepatareide efektiivsust ja neid saab mõõta mitmesuguste optiliste protsesside kaudu. .

Enamik fotogalvaanilist tootmist toimub ränis; Teadlased otsivad aga odavamat ja tõhusamat alternatiivi – perovskiiti. Viimase kümnendi jooksul on perovskiidist päikesepatareide võimsuse muundamise efektiivsus hüppeliselt tõusnud vähem kui 4 protsendilt peaaegu 30 protsendini, põhjustades suurt segadust. Väike kogus perovskiitmaterjali võib toota sama palju päikeseenergiat kui paar tonni räni. Otsese ribalaiusega pooljuhtidena sobivad perovskiidid ideaalselt päikesepatareide jaoks. Perovskiit on taskukohane, jätkusuutlik ja tõhus ning sellel on potentsiaali PV turul ränist mööda minna. Kuid perovskiidi efektiivsust on mõõdetud ainult väikeste proovide puhul ja see ei ole veel äriliselt elujõuline.

Ühe sagedusega laserid pakuvad tõhusat, kontaktivaba alternatiivi kallitele litograafiaetappidele ning õigete laseromaduste ja lainepikkustega saavad need valgusallikad ka neid uudseid materjale kontrollida, muuta ja aktiveerida. Suure saagikuse saavutamiseks madalamate kuludega on vaja suure ruumilise eraldusvõimega valgusallikat, suurepärast kiiret kvaliteeti ja pikaajalist võimsuse stabiilsust. Näiteks fotoluminestsentskujutist (PL) saab kasutada eferentseks kvaliteedikontrolliks (vahvlitootjad) ja aferentse kvaliteedikontrolliks (patareide tootjad), kus selleks otstarbeks kasutatakse sageli kulutõhusate valgusallikatena lähiinfrapuna (NIR) lasereid. Ultraviolettkiirguse (UV) vahemiku laserid pakuvad materjali iseloomustamiseks ja töötlemisetappideks paindlikkust. Nagu pooljuhtide töötlemisel, kasutatakse UV-valgust fotogalvaaniliste elementide kontrollimiseks erinevates mõõtetappides ja tehnikates, kus lühem lainepikkus võimaldab analüüsida suurenenud pinna keerukust ja suure võimsusega UV-allikas kiirgab või eemaldab substraadibarjääril lagunenud materjale.

Ühe sagedusega laserid katavad NIR-i ja UV-kiirguse vahemikku ja nende omadused on spetsiaalselt loodud nende optiliste protsesside rakendamiseks.

Kiire kvaliteet: hõlmab laserkiire suurust, kuju, stabiilsust ja intensiivsust. Üks põikisuunaline kiir (TEM 00) on PV-elementide iseloomustamiseks hädavajalik, võimaldades kõrget ruumilist juhtimist. Suurepärane kiire kuju, stabiilne suund ja madal elliptilisus järjepidevaks töötlemiseks ja tuvastamiseks.

Madal müratase: PV-elemendid ja vahvlituvastuslaserid peavad kiirgama madalat müra, et minimeerida tuvastamisvigu ja vältida ebatäpseid iseloomustusi. Madal müratase koos kitsa joone laiusega parandab signaali-müra suhet ning suurendab mõõtmis- ja tuvastamistundlikkust.

Stabiilsus: järjepidevuse tagamiseks akust akuni ja paneelist paneelini vajab laser ka suurepärast spektri- ja võimsusstabiilsust, et teha kõrge eraldusvõimega mõõtmisi ja kõrvaldada pikaajaliste mõõtmiste vead.

10. Restimeistrite tootmine

Optilised difraktsioonivõred on tavaliselt kasutatavad seadmed valguse lainepikkuse mõõtmiseks, mis koosnevad mitmest korrapäraselt asetsevast difraktsioonielemendist – nimelt piludest ja ribidest –, mis võivad vaheldumisi mõjutada langeva valguse faasi ja amplituudi. Praktiline näide restidest on nende kasutamine spektromeetrites. Sissepääsupilu asub objektiivi fookustasandil, võimaldades mis tahes langeval valgusel läbida ja muutuda paralleelseks. Seejärel lööb valgus vastu võre nii, et langev valgus hajub selle koostisosadeks olevate lainepikkuste vahel ja intensiivsuse jaotust saab jälgida otse või salvestada fotomeetriga.

Reste saab paigutada ülekande- või peegeldusrežiimis ning neid kasutatakse laialdaselt erinevates lasersüsteemides. Need võred paigaldatakse resonaatori sisse ja väljapoole lainepikkuse valimiseks, kiirte eraldamiseks, kiire kujundamiseks ja polariseerimiseks. Suure jõudlusega laservõresid iseloomustavad nende kahjustusläved teatud lainepikkustel, samuti nende suur impulsi laius, kordussagedus ja difraktsioonitõhusus polarisatsioonisuunas.

Holograafilised ja interferentslitograafia protsessid on restide tootmisel tavalised, kuigi kvaliteetseid spektraalvõresid on võimalik saada vaid kõrge eraldusvõimega katete ja lühilainelaserite kasutuselevõtuga. Võre saab luua, tõmmates litoresisti kihile peene laseri interferentsivälja, kus interferentsilaineid saab tekitada lainefrondi või koherentse laserkiire amplituudi jagamise teel – kõige sagedamini laserid üherežiimilises töös.

Sel viisil loodud võre üldine tõhusus ja kvaliteet sõltuvad kasutatava valgusallika mitmetest omadustest, nagu lainepikkus ja polarisatsioon, ning resti põhitootmiseks sobiva laseri valimisel tuleks arvesse võtta järgmisi parameetreid:

Suur võimsus: tavaliselt on vaja lühemaid säriaegu, kuna see vähendab kahjulikke välismõjusid, nagu vibratsioon. Seetõttu eelistatakse suuremat valgustugevust.

Toite stabiilsus: tootmisprotsessi ajal esinevad väljundvõimsuse kõikumised võivad interferogrammi võimendada, mille tulemuseks on ebatäpsus. Seetõttu on ülistabiilne väljundvõimsus ja tuvastamatu võimsusmüra resti põhiketta kvaliteedi tagamiseks väga olulised.

Kiirekvaliteet: järjepideva ja täpse analüüsi tagamiseks on võtmeparameetrid ka kiire kiire kvaliteet ja suunamise stabiilsus.

11. Brillouini hajumine

Brillouini efekt on mitteelastne hajumine, mis on põhjustatud footonite parameetrilisest interaktsioonist termiliste fononitega, nagu on leitud Ramani spektroskoopias, kuigi siin on selle põhjuseks valguse interaktsioon akustilises vahemikus vibreerivate fononitega; Sageli nimetatakse helilaineteks. Need dünaamilised termilised kõikumised võivad põhjustada muutusi kandematerjali dielektrilises konstandis ja murdumisnäitajas, mille tulemuseks on footonite läbimisel nõrk mitteelastne hajumine. See mitteelastne interaktsioon põhjustab langeva valguse sageduse muutuse, mis on võrdeline fononi suhtelise kiirusega, mille tulemuseks on energia muutus või Stokesi nihe, mis on helikiiruse võrdluse tõttu mitu suurusjärku väiksem kui Ramani nihe. ja valguse kiirus.

Ramanis on see Stokesi nihe seotud spetsiifiliste vibratsiooni- ja pöörlemisinteraktsioonidega molekulaarsel tasemel, samas kui Brillouini nihe on makroskoopiliste madala sagedusega interaktsioonide tulemus puistekeskkonnaga, kus mittelineaarsed efektid on kõige sagedamini põhjustatud elektrostriktsioonist. Seda Stokesi nihet võivad põhjustada ka muutused laengu struktuuris (polaroon) või selle magnetiline (magneton) võnkumine. Footonid võivad kaotada energiat, põhjustades liikumist pikema lainepikkuse suunas, või saada energiat, põhjustades lühema lainepikkuse (anti-Stokes).

Madala laservõimsuse korral võivad need Brillouini efektid ilmneda spontaanselt, kuid suurema võimsuse intensiivsuse korral võivad need efektid olla otseselt ergastatud ergastatud footonitega, mida nimetatakse stimuleeritud Brillouini hajumiseks (SBS). SBS põhjustab helilainete tekitamist kandematerjalis, mis levivad langeva kiirega samas suunas, ning hajutatud ja liikuvad footonid peegelduvad või peegelduvad tagasi langeva kiire suunas. Seda hajumist saab analüüsida submikroniliste kilede ja proovide erinevate elastsete omaduste, samuti puistematerjalide pinnaomaduste määramiseks ning seda kasutatakse paljudes rakendustes; Näideteks on geoloogia, bioloogia ja bioteadused, nafta ja gaas, telekommunikatsioon ja palju muud. Näiteks on see stimuleeritud tagasipeegeldusefekt see, mis piirab kogu optilist võimsust, mida saab kiududesse süstida. Seda efekti kasutatakse laialdaselt ka optilises faasikonjugatsioonis, kus laserkristallide termiliste moonutuste korrigeerimiseks ja rohkem Gaussi kiire kuju saamiseks kasutatakse faasikonjugatsioonipeegleid (PCM).

Kuna hajumisefekt on väga nõrk ja Stokesi nihe on vaid mõni pikmeeter, on kasutatav ergastuslaser ülioluline. Laseril peab olema äärmiselt kitsas joone laius ja pikk koherentsuspikkus, et tagada Brillouini hajumise efekti tulemuste selge jälgimine hea eraldusvõime ja signaali-müra suhtega.

12. Interferomeetria

Interferomeetria viitab laiale tehnikale, mis põhineb kahe koherentse valgustee superpositsioonil, mis on enamasti eraldatud ühest valgusallikast, et moodustada interferentsmuster. Need häired on põhjustatud kahe kiirte, võrdlusvalguse tee ja langeva näidisvalguse tee erinevusest, mille tulemuseks on mõõdetav muutus ääremustris. Seda mõõtmistehnikat saab kasutada paljude erinevate rakenduste jaoks – alates lihtsatest kauguse või pinna mõõtmisest kuni struktuuride ja pingete ning gravitatsioonilainete mõõtmiseni.

Teoreetiliselt on tüüpiline eksperimentaalne seadistus väga lihtne. Väga stabiilne koherentne laser on jagatud kaheks, et tekitada eraldi ja identsed kiird. Üks on fikseeritud teega võrdlusõlg, teine ​​​​aga moodustab proovi liikuva langeva kiire. Esialgu on kaks valguskiirt faasis, eraldatud samast koherentsest allikast. Kui need kaks teed on ühepikkused, on need detektorini jõudes endiselt faasis. Väike kõrvalekalle näidiskiire teekonnas muudab aga selle faasi võrdluskiire suhtes ja tekitab sellega kaasnevaid kõrvalekaldeid interferentsi mustris. Need hälbed häiremustris on mõõdetavad väljundid.

Interferomeetria jaoks õige valgusallika valimisel tuleb arvestada mitmete teguritega:

Esiteks vajab valgusallikas hüperspektraalset stabiilsust tagamaks, et mustri muutuse põhjustab proov, mitte laserefekt. Pikemad koherentsuse pikkused ja seetõttu kitsamad joonte laiused määravad osaliselt mõõtmise eraldusvõime, võttes samas arvesse ka kasutatavat lainepikkust.

Kaugtulede suunamise stabiilsus tagab järjepidevad mõõtmised valitud proovi asukohas, samas kui kaugtule kvaliteet vähendab mõõtmistulemuste analüüsimisel tekkida võivat keerukust.

Lõpuks on oluline võtta arvesse saadaolevat võimsustaset võrreldes valimi suurusega, kuna suurem võimsus võib pildistada suuremat ala.

Kontaktinfo:

Kui teil on ideid, võtke meiega ühendust. Pole tähtis, kus meie kliendid on ja millised on meie nõudmised, järgime oma eesmärki pakkuda oma klientidele kõrget kvaliteeti, madalaid hindu ja parimat teenust.