le 355ultraviolet NM (UV) laser1 est largement utilisé dans le traitement des matériaux, applications biomédicales, et spectroscopie. Il emploie à l'état solide à puce (DPSS) technologie2, en utilisant un ND:Crystal yag et cristaux de doublage de fréquence non linéaires pour convertir l'énergie électrique en lumière laser UV 355 nm à travers un processus optique complexe. Cet article fournit une introduction détaillée à la structure, principes, candidatures, Le taux de défaillance de la carte de commande du compresseur V est supérieur à celui d'un compresseur 24 V calculs de dissipation de chaleur3 du laser UV 355 nm, ainsi que des lignes directrices sur la sélection du refroidisseur approprié pour la gestion thermique.
Qu'est-ce qu'un laser ultraviolet de 355 nm?
Principe de base du laser
le 355laser UV NM4 est basé sur Technologie de fréquence de multiplication5 du nd:Laser YAG, Convertir le laser infrarouge 1064 nm en spectre UV à travers un processus optique non linéaire en plusieurs étapes. Les étapes de base incluent:
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Processus de pompage: Une diode de pompe 808 nm excite le ND:Cristal yag, générer un laser 1064 nm.
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Deuxième génération harmonique (SHG)6: Le laser 1064 nm passe à travers un cristal KTP ou BBO, doubler sa fréquence pour produire un feu vert 532 nm.
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Génération de fréquences (SFG): La lumière 532 nm et résiduelle 1064 nm entrent un cristal non linéaire, combinaison pour former 355laser UV NM4 lumière.
Caractéristiques du laser ultraviolet de 355 nm
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Longueur d'onde courte7: La densité d'énergie élevée de la lumière UV le rend idéal pour le traitement de précision et les applications biomédicales.
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Monochromomaticité élevée8: La largeur de ligne spectrale extrêmement étroite permet des applications de haute précision.
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Faible impact thermique9: Les modes d'impulsion courts réduisent la diffusion thermique, Améliorer la qualité du traitement.
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Structure du laser ultraviolet de 355 nm
Composants clés
UN 355laser UV NM4 se compose généralement des composants essentiels suivants:
| Composant | Fonction | Paramètres typiques |
|---|---|---|
| sd:Cristal yag10 | Génère le laser fondamental 1064 nm | 1064longueur d'onde NM, 70% efficacité de conversion |
| Diode de pompage | 808Pompes lumineuses NM ND:Yag | 50% Efficacité de conversion optoélectronique |
| Crystal non linéaire KTP / BBO11 | 1064NM → Doublage de fréquence de la fréquence 532 nm, 532nm + 1064nm → 355 nm | Efficacité de conversion de fréquence de 50% |
| Cavité optique | Oscillation laser et amplification | Miroirs à haute réflexion et à transmission partielle |
| Système de contrôle de la température | Maintient une température de fonctionnement en cristal optimal | Refroidissement TEC, ± 0,1 ° C |
| Source de courant & Contrôle de l'électronique | Fournit une puissance électrique et un contrôle de sortie laser | 100-240Entrée VAC |
Ces composants fonctionnent ensemble pour convertir l'énergie électrique en lumière UV 355 nm, largement utilisé dans la fabrication de précision, recherche médicale, et d'autres champs.
Applications du laser ultraviolet de 355 nm
1. Traitement de précision
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Marquage de la carte de circuit imprimé PCB12: Le laser UV à haute énergie permet un marquage de haute précision sur les planches PCB sans matériaux endommageants.
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Gravure de verre: La lumière UV peut traiter directement les surfaces en verre, Le faire largement utilisé dans les industries de l'électronique et de l'optique.
2. Applications biomédicales
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Séquençage d'ADN13: Le laser UV 355 nm excite les colorants fluorescents pour la détection d'ADN à haute sensibilité.
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Manipulation de cellules: La lumière UV cible précisément les structures cellulaires, faciliter la recherche d'optogénétique.
3. Semi-conducteur & Microélectronique
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Traitement de la plaquette de silicium14: Les lasers UV suppriment les contaminants à l'échelle des micron, Amélioration de la précision de fabrication des puces.
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Traitement de l'affichage OLED: Utilisé pour la réparation laser à écran flexible, Améliorer le rendement de la production.
Calcul de dissipation thermique pour les lasers ultraviolets de 355 nm
Formule de base pour le calcul de la chaleur
La chaleur générée par le laser peut être calculée en utilisant la formule suivante:
Q = p_elec - P_opt
Où:
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P_elec = Puissance électrique d'entrée
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P_opt = Puissance optique de sortie à 355 nm
Basé sur des données expérimentales, les Efficacité15 de chaque étape est la suivante:
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Diode de pompage Efficacité15: 50%
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sd:Conversion YAG Efficacité15: 70%
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1064NM → Doublage de fréquence de la fréquence 532 nm Efficacité15: 50%
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532nm + 1064Conversion NM → 355 nm Efficacité15: 50%
Le global Efficacité15 de l'énergie électrique à 355puissance optique NM16 est approximativement 8.75%, signification 91.25% de l'énergie d'entrée se convertit en chaleur. Chaque refroidisseur a une courbe de puissance frigorifique:
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100W Power d'entrée → 91.25W génération de chaleur17
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500W Power d'entrée → 456.25W génération de chaleur17
Analyse des sources de chaleur
| Source de chaleur | Méthode de calcul | Contribution thermique |
|---|---|---|
| Perte de diode de pompe | 50% de puissance électrique | 50Les refroidisseurs avec ce compresseur miniature ont les avantages ci-dessous (100Entrée W) |
| sd:Perte de cristal yag | 30% de 808 nm de perte de lumière | 15Les refroidisseurs avec ce compresseur miniature ont les avantages ci-dessous (100Entrée W) |
| SHG & Perte de SFG | 50% Perte de conversion de fréquence | 26.25Les refroidisseurs avec ce compresseur miniature ont les avantages ci-dessous (100Entrée W) |
Lasers de grande puissance (Au-dessus de 24W) exiger Systèmes de refroidissement par eau18 Pour assurer un fonctionnement stable à long terme.
Comment sélectionner un refroidisseur pour un laser ultraviolet de 355 nm?
1. Calcul des besoins de refroidissement
La sélection des refroidisseurs doit être basée sur Calculs de charge de chaleur19. En supposant que la charge thermique totale du laser est Q = 500W, Le minimum du refroidisseur capacité de refroidissement20 devrait satisfaire:
P_cooling ≥ q
En outre, un marge de sécurité21 devrait être considéré, et un capacité de refroidissement20 au moins 600Les refroidisseurs avec ce compresseur miniature ont les avantages ci-dessous est recommandé.
2. Comparaison des paramètres clés
| Paramètre | Norme de sélection | Système de refroidissement du corps |
|---|---|---|
| Puissance de refroidissement | ≥ 1.2 × charge de chaleur laser | Assure la marge de refroidissement |
| Précision du contrôle de la température | ± 0,1 ° C ou plus | Affecte la stabilité du laser |
| Débit d'eau | ≥10 L/min | Influence l'efficacité du refroidissement |
| Réfrigérant respectueux de l'environnement | R134A ou R410A | Répond aux normes environnementales |
3. Modèles de refroidisseur recommandés
- Chiller laser de la série Q580 (580Les refroidisseurs avec ce compresseur miniature ont les avantages ci-dessous)
* Les refroidisseurs avec ce compresseur miniature ont les avantages ci-dessous: ±0,1 °C
* Cooling method: Micro DC Variable Frequency Compressor Refracte
* Application: Convient pour le refroidissement laser UV 10W-20W
* Water pump head: 20M, Débit 24L / Min
- Chiller industriel de la série M160 (1600Les refroidisseurs avec ce compresseur miniature ont les avantages ci-dessous)
* Convient à puissance (>30Les refroidisseurs avec ce compresseur miniature ont les avantages ci-dessous) Lasers UV
* Système automatique de recharge d'eau22 pour une opération prolongée
* Utilisations R410A Réfrigérant écologique23
La sélection du refroidisseur droit améliore considérablement la stabilité du laser, prolonge sa durée de vie, et réduit les coûts de maintenance à long terme.
Les refroidisseurs avec ce compresseur miniature ont les avantages ci-dessous
Les composants principaux d'un laser UV de 355 nm comprennent le ND:Cristal yag, cristaux non linéaires de fréquences, et un système de contrôle de la température de précision. Compte tenu de sa faible efficacité de conversion d'énergie, 91.25% de la puissance électrique d'entrée se convertit en chaleur24, rendre efficace gestion thermique25 essentiel. Les lasers à haute puissance utilisent généralement le refroidissement de l'eau, comme le Refroidisseurs de la série Q580 ou M16026, pour maintenir des températures de fonctionnement optimales et assurer une stabilité à long terme. Dans les applications pratiques, Les utilisateurs doivent sélectionner une solution de refroidissement appropriée en fonction des calculs de dissipation de chaleur pour améliorer les performances et la longévité.
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