Vai jūs zināt DPSS lāzeru rūpniecisko pielietojumu? (4. daļa)

Dpss lāzerivar izmantot 12 jomās, šodien iepazīstināsim ar četrām pielietojuma jomām un to principiem

9. Fotoelementu pārbaude

Lāzera metodes fotoelektriskajā pārbaudē atklāj dažādas materiāla īpašības un tiek plaši izmantotas visā nozarē. Mērījumi, piemēram, virsmas atstarošana, dziļa līmeņa slazdi, nesēja difūzija, kristāla struktūra un robežas, savienojuma veida dziļums un temperatūra, gaismas absorbcija un izkliede, kā arī fotonu degradācija ietekmē saules bateriju efektivitāti, un tos var izmērīt, izmantojot dažādus optiskos procesus. .

Lielākā daļa fotoelementu ražošanas notiek silīcijā; Tomēr pētnieki meklē lētāku un efektīvāku alternatīvu - perovskītu. Pēdējo desmit gadu laikā perovskīta saules bateriju enerģijas pārveidošanas efektivitāte ir pieaugusi no mazāk nekā 4 procentiem līdz gandrīz 30 procentiem, izraisot lielu satraukumu. Neliels daudzums perovskīta materiāla var radīt tādu pašu saules enerģijas daudzumu kā dažas tonnas silīcija. Kā tiešie joslas spraugas pusvadītāji perovskīti ir ideāli piemēroti saules baterijām. Perovskīts ir pieejams, ilgtspējīgs un efektīvs, un tam ir potenciāls apsteigt silīciju FE tirgū. Tomēr perovskīta efektivitāte ir izmērīta tikai nelielos paraugos, un tā vēl nav komerciāli dzīvotspējīga.

Vienfrekvences lāzeri piedāvā efektīvu, bezkontakta alternatīvu dārgām litogrāfijas darbībām, un ar pareiziem lāzera parametriem un viļņu garumiem šie gaismas avoti var arī pārbaudīt, mainīt un aktivizēt šos jaunos materiālus. Lai sasniegtu augstu ražu ar zemākām izmaksām, ir nepieciešams gaismas avots ar augstu telpisko izšķirtspēju, izcilu staru kūļa kvalitāti un ilgtermiņa jaudas stabilitāti. Piemēram, fotoluminiscences (PL) attēlveidošanu var izmantot eferentās kvalitātes kontrolei (plāksnīšu ražotāji) un aferentās kvalitātes kontrolei (bateriju ražotāji), kur šim nolūkam kā rentablus gaismas avotus bieži izmanto tuvās infrasarkanos (NIR) lāzerus. Lāzeri ultravioletā (UV) diapazonā nodrošina elastību materiāla raksturošanai un apstrādes posmiem. Tāpat kā pusvadītāju apstrādē, UV gaisma tiek izmantota dažādos mērījumu posmos un fotoelektrisko elementu pārbaudes metodēs, kur īsāks viļņa garums ļauj analizēt palielinātas virsmas sarežģītību, un lieljaudas UV avots izstaro vai ablē degradētos materiālus uz substrāta barjeras.

Vienas frekvences lāzeri aptver NIR līdz UV diapazonu, un to raksturlielumi ir īpaši izstrādāti šo optisko procesu pielietojumam.

Stara kvalitāte: ietver lāzera stara izmēru, formu, stabilitāti un intensitāti. Viena šķērseniskā režīma staru kūlis (TEM 00) ir būtisks PV šūnu raksturošanai, kas nodrošina augstu telpisko kontroli. Lieliska staru kūļa forma, stabils virziens un zema eliptitāte konsekventai apstrādei un noteikšanai.

Zems trokšņa līmenis: PV šūnām un vafeļu noteikšanas lāzeriem ir jāizstaro zems troksnis, lai samazinātu noteikšanas kļūdas un novērstu neprecīzu raksturojumu. Zemais trokšņu līmenis apvienojumā ar šauru līniju platumu uzlabo signāla un trokšņa attiecību un uzlabo mērījumu un noteikšanas jutību.

Stabilitāte: lai nodrošinātu konsekvenci no akumulatora uz akumulatoru un paneli līdz panelim, lāzeram ir nepieciešama arī lieliska spektrālā un jaudas stabilitāte, lai veiktu augstas izšķirtspējas mērījumus un novērstu kļūdas ilgos mērījumos.

10. Režģu meistaru ražošana

Optiskās difrakcijas režģi ir plaši izmantotas ierīces gaismas viļņa garuma mērīšanai, kas sastāv no vairākiem regulāri izvietotiem difrakcijas elementiem, proti, spraugām un izciļņiem, kas var pārmaiņus ietekmēt krītošās gaismas fāzi un amplitūdu. Praktisks režģu piemērs ir to izmantošana spektrometros. Ieejas sprauga atrodas objektīva fokusa plaknē, ļaujot jebkurai krītošai gaismai iziet cauri un kļūt paralēlai. Pēc tam gaisma ietriecas režģī tā, ka krītošā gaisma tiek izkliedēta tās viļņa garumos, un intensitātes sadalījumu var novērot tieši vai reģistrēt ar fotometru.

Režģi var tikt izvietoti pārraides vai atstarošanas režīmā, un tos plaši izmanto dažādās lāzeru sistēmās. Šie režģi ir uzstādīti rezonatora iekšpusē un ārpusē viļņa garuma izvēlei, staru atdalīšanai, staru kūļa veidošanai un polarizācijai. Augstas veiktspējas lāzera režģus raksturo to bojājumu sliekšņi noteiktos viļņu garumos, kā arī augstais impulsa platums, atkārtošanās ātrums un difrakcijas efektivitāte polarizācijas virzienā.

Hologrāfiskie un interferences litogrāfijas procesi ir izplatīti režģu ražošanā, lai gan augstas kvalitātes spektrālos režģus var iegūt, tikai ieviešot augstas izšķirtspējas pārklājumus un īsviļņu lāzerus. Režģi var izveidot, zīmējot smalku lāzera traucējumu lauku uz litorezista slāņa, kur traucējumu viļņus var radīt viļņu frontes vai koherenta lāzera stara amplitūdas sadalīšana - visbiežāk lāzeri vienmoda darbībā.

Šādā veidā izveidotā režģa kopējā efektivitāte un kvalitāte ir atkarīga no vairākām izmantotā gaismas avota īpašībām, piemēram, viļņa garuma un polarizācijas, un, apsverot piemērotu lāzeru režģu meistaru ražošanai, jāņem vērā šādi parametri:

Liela jauda: parasti ir nepieciešams īsāks ekspozīcijas laiks, jo tas samazina kaitīgo ārējo ietekmi, piemēram, vibrāciju. Tāpēc priekšroka dodama lielākai gaismas intensitātei.

Jaudas stabilitāte: izejas jaudas svārstības ražošanas procesa laikā var pastiprināt interferogrammu, kā rezultātā rodas neprecizitāte. Tāpēc īpaši stabila izejas jauda un nenosakāms strāvas troksnis ir ļoti svarīgi, lai nodrošinātu režģa pamatdiska kvalitāti.

Stara kvalitāte: izcila staru kūļa kvalitāte un virziena stabilitāte ir arī galvenie parametri, lai nodrošinātu konsekventu un precīzu analīzi.

11. Briljuina izkliede

Brillouin efekts ir neelastīga izkliede, ko izraisa parametriskā fotonu mijiedarbība ar termiskajiem fononiem, kā konstatēts Ramana spektroskopijā, lai gan šeit to izraisa gaismas mijiedarbība ar fononiem, kas vibrē akustiskajā diapazonā; Bieži sauc par skaņas viļņiem. Šīs dinamiskās termiskās svārstības var izraisīt nesējmateriāla dielektriskās konstantes un refrakcijas indeksa izmaiņas, kā rezultātā fotoniem ejot cauri, rodas vājas neelastīgas izkliedes sekas. Šī neelastīgā mijiedarbība izraisa frekvences izmaiņas krītošajā gaismā, kas ir proporcionāla fonona relatīvajam ātrumam, izraisot enerģijas izmaiņas vai Stoksa nobīdi, kas ir par vairākām kārtām mazāka nekā Ramana nobīde skaņas ātruma salīdzināšanas dēļ. un gaismas ātrumu.

Ramanā šī Stoksa nobīde ir saistīta ar specifiskām vibrācijas un rotācijas mijiedarbībām molekulārā līmenī, savukārt Briljuina nobīde ir makroskopiskas zemas frekvences mijiedarbības rezultāts ar masveida vidi, kur nelineāros efektus visbiežāk izraisa elektrostrikcija. Šo Stoksa nobīdi var izraisīt arī izmaiņas lādiņa struktūrā (polarons) vai tā magnētiskās (magnetona) svārstības. Fotoni var zaudēt enerģiju, izraisot virzību uz garāku viļņa garumu, vai iegūt enerģiju, izraisot īsāku viļņa garumu (anti-Stokes).

Pie zemas lāzera jaudas šie Brillouina efekti var rasties spontāni, bet pie lielākas jaudas intensitātes šo efektu var tieši ierosināt ierosinātie fotoni, ko sauc par stimulēto Brillouin izkliedi (SBS). SBS izraisa skaņas viļņu ģenerēšanu nesējmateriālā, kas izplatās tajā pašā virzienā kā krītošais stars, un izkliedētie un kustīgie fotoni tiek atspoguļoti vai atspoguļoti atpakaļ pret krītošo staru. Šo izkliedi var analizēt, lai noteiktu dažādas submikronu plēvju un paraugu elastības īpašības, kā arī beramkravu virsmas īpašības, un to izmanto plašam lietojumu klāstam; Piemēri ir ģeoloģija, bioloģija un zinātnes par dzīvību, nafta un gāze, telekomunikācijas un daudz kas cits. Piemēram, tieši šis stimulētais atstarošanas efekts ierobežo kopējo optisko jaudu, ko var ievadīt šķiedrā. Šo efektu plaši izmanto arī optiskās fāzes konjugācijā, kur fāzes konjugācijas spoguļi (PCM) tiek izmantoti, lai koriģētu termiskos kropļojumus lāzera kristālos un radītu vairāk Gausa staru formu.

Tā kā izkliedes efekts ir ļoti vājš un Stoksa nobīde ir tikai daži pikometri, izmantotajam ierosmes lāzeram ir izšķiroša nozīme. Lāzeram jābūt ļoti šauram līnijas platumam un lielam koherences garumam, lai nodrošinātu, ka Brillouin izkliedes efekta rezultāti ir skaidri redzami ar labu izšķirtspēju un signāla-trokšņa attiecību.

12. Interferometrija

Interferometrija attiecas uz plašu paņēmienu, kas balstās uz divu koherentu gaismas ceļu, kas visbiežāk ir atdalīti no viena gaismas avota, superpozīcijas, veidojot traucējumu modeli. Šos traucējumus izraisa atšķirības ceļā starp diviem stariem, atskaites gaismas ceļu un krītošā parauga gaismas ceļu, kā rezultātā rodas izmērāmas izmaiņas malu modelī. Šo mērīšanas paņēmienu var izmantot dažādiem dažādiem lietojumiem - no vienkāršiem attāluma vai virsmas mērījumiem līdz konstrukcijām un spriegumiem, līdz gravitācijas viļņu mērījumiem.

Teorētiski tipiskā eksperimentālā iestatīšana ir ļoti vienkārša. Ļoti stabils koherentais lāzers ir sadalīts divās daļās, lai iegūtu atsevišķus un identiskus starus. Viena ir atskaites roka ar fiksētu ceļu, bet otra veido kustīgu krītošu parauga staru kūli. Sākotnēji divi gaismas stari ir fāzē, atdalīti no viena un tā paša koherenta avota. Ja abi ceļi ir vienāda garuma, tie joprojām būs vienā fāzē, kad tie sasniedz detektoru. Tomēr neliela novirze parauga staru kūļa ceļā maina tā fāzi attiecībā pret atskaites staru un tādējādi rada saistītās novirzes traucējumu modelī. Šīs traucējumu modeļa novirzes ir izmērāmas izejas.

Izvēloties pareizo gaismas avotu interferometrijai, jāņem vērā vairāki faktori:

Pirmkārt, gaismas avotam ir nepieciešama hiperspektrālā stabilitāte, lai nodrošinātu, ka modeļa izmaiņas izraisa paraugs, nevis lāzera efekts. Garāks koherences garums un līdz ar to šaurāks līniju platums daļēji noteiks mērījuma izšķirtspēju, vienlaikus ņemot vērā arī izmantoto viļņa garumu.

Tālo staru rādīšanas stabilitāte nodrošina konsekventus mērījumus izvēlētajā parauga vietā, savukārt tālās gaismas kvalitāte samazina sarežģītību, kas var rasties, analizējot mērījumu rezultātus.

Visbeidzot, ir svarīgi ņemt vērā pieejamo jaudas līmeni salīdzinājumā ar izlases lielumu, jo lielāka jauda var attēlot lielāku laukumu.

Kontaktinformācija:

Ja jums ir kādas idejas, droši sazinieties ar mums. Neatkarīgi no tā, kur atrodas mūsu klienti un kādas ir mūsu prasības, mēs ievērosim savu mērķi nodrošināt saviem klientiem augstu kvalitāti, zemas cenas un vislabāko servisu.