자외선 레이저의 분류

고체 자외선 레이저
고체 자외선 레이저는 펌핑 방법에 따라 제논 램프 펌핑 자외선 레이저, 크립톤 램프 펌핑 자외선 레이저, 새로운 유형의 레이저 다이오드 펌핑 고체 레이저로 나눌 수 있습니다. 고체 자외선 레이저는 일반적으로 광전 변환 효율이 낮은 반면, LD 모든 고체 자외선 레이저는 고효율, 고반복률, 신뢰할 수 있는 성능, 작은 크기, 좋은 빔 품질, 안정적인 전력과 같은 특성을 가지고 있습니다.
자외선 광자의 높은 에너지로 인해 외부 여기 소스를 통해 일정량의 고출력 연속 자외선 레이저를 생성하는 것은 어렵습니다. 따라서 자외선 연속파 레이저의 실현은 일반적으로 결정 재료의 비선형 효과 주파수 변환 방법을 사용하여 달성됩니다. 일반적으로 모든 고체 상태에서 자외선 레이저 스펙트럼 선을 생성하는 방법은 두 가지가 있습니다. 하나는 적외선 모든 고체 레이저에서 공동 내 또는 공동 내 3차 또는 4차 고조파 생성을 직접 수행하여 자외선 레이저 스펙트럼 선을 얻는 것입니다. 두 번째는 먼저 주파수 배가 기술을 사용하여 2차 고조파를 얻은 다음 합 주파수 기술을 사용하여 자외선 레이저 스펙트럼 선을 얻는 것입니다. 전자의 방법은 효과적인 비선형 계수가 작고 변환 효율이 낮은 반면 후자의 방법은 2차 비선형 편광도를 사용하여 변환 효율이 훨씬 높습니다. 결정 주파수 배가는 연속 자외선 레이저를 달성할 수 있으며 빔 모양은 가우시안이므로 스팟이 원형이고 에너지는 중심에서 가장자리로 점차 감소합니다. 짧은 파장과 빔 품질 제한으로 인해 빔은 10마이크로미터 범위에 집중될 수 있습니다.
가스 자외선 레이저
가스 레이저에는 펄스 방식으로 작동하는 엑시머 레이저, 연속 방식으로 작동하는 이온 레이저, 헬륨 카드뮴 레이저, 금속 증기 자외선 레이저가 포함됩니다. 가스 자외선 레이저의 파장은 사용된 가스 혼합물의 유형에 따라 달라집니다.
엑시머 레이저는 대략 균일한 빔 단면과 가파른 스팟 모서리를 가진 비직사각형 빔을 생성하는 펄스 레이저의 한 유형입니다. 그 출력은 마스크 기술을 사용하여 다양한 기하학적 모양의 스팟을 생성하거나 홀로그래피를 사용하여 특정 빔 에너지 패턴을 생성할 수 있습니다. 엑시머 레이저의 생성은 레이저 가스의 여기 프로세스, 엑시머 생성의 반응 프로세스, 엑시머의 해리 프로세스의 세 가지 프로세스로 나눌 수 있습니다. 여기 방법에는 전자 빔 여기, 방전 여기, 광 여기, 마이크로파 여기, 양성자 빔 여기가 있습니다. 다양한 활성 물질은 일반적으로 자외선, 극자외선 및 진공 자외선 대역에서 다양한 파장의 엑시머 레이저를 생성합니다. 엑시머 레이저는 이산화탄소 레이저와 YAG 레이저 이후의 새로운 세대의 레이저입니다. 이 레이저가 방출하는 자외선 단펄스 레이저는 긴 파장과 높은 광자 에너지의 장점이 있습니다. 일반적으로 사용되는 엑시머 레이저에는 ArF, KrCl, KrF 등이 있습니다. 레이저 펄스 주파수는 일반적으로 10-100Hz 사이이고 일부 특수 응용 프로그램은 1000Hz에 도달할 수 있습니다. 평균 전력은 일반적으로 10-100W 사이이고 펄스 폭은 일반적으로 ns 범위입니다.
금속 증기 자외선 레이저는 주로 구리 증기 자외선 레이저를 말하며, 파장이 511nm와 578nm인 빛을 생성합니다. 혼합과 배가를 사용하여 파장이 255nm, 271nm, 289nm인 자외선을 생성할 수 있습니다. 레이저 빔 분포는 가우시안 분포를 따릅니다.
가스 레이저 적용에서 두드러진 문제점은 장비 면적이 크고 신뢰성이 제한적이며 수명이 짧고 에너지 소모가 많으며 비용이 많이 든다는 것입니다. 게다가 엑시머 레이저 빔의 품질이 좋지 않고 마스크 손실이 큽니다. 이온 레이저와 헬륨 카드뮴 레이저는 빔 방향 안정성이 좋지 않다는 단점이 있습니다.
반도체 레이저 다이오드
-1980년대 중반 이후, 반도체 제조 기술의 발전과 레이저 기술과의 통합으로 반도체 레이저 다이오드가 생겨났습니다. 반도체와 레이저의 특성을 결합한 이러한 유형의 레이저 소스는 피크 전력이 더 높고 에너지 소비가 낮으며 방출 펄스 폭도 좁습니다. 온도와 광학적 보상이 필요하지 않으며 기존 방출 광원에 비해 명백한 이점이 있습니다. 이는 중자외선 대역에서 AlGaN 개발의 핵심 방향이 되었습니다. 이 대역에서 자외선 복사의 여기 효율이 가장 높고 출력 효율도 비교적 높기 때문입니다.
자외선 복사원을 보다 실용적으로 만들기 위해 반도체 자외선 다이오드 개발의 한 방향은 기존 자외선 레이저와 그 전원 공급 장치의 부피와 전력 소모를 크게 줄이는 것입니다. 또 다른 방향은 방출 파장이 280nm이고 전력 소모가 10mW 미만인 발광 다이오드와 방출 파장이 340nm이고 전력 소모가 25mW 미만인 레이저 다이오드를 개발하는 것입니다.