Ультрафиолетовые лазеры

Многие приложения для лазерной оптики смещаются в сторону использования более коротких длин волн УФ-излучения, поскольку это позволяет улучшить разрешение и создать очень маленькие и точные элементы с минимальным нагревом окружающих областей. До недавнего времени высокая стоимость и громоздкие размеры УФ-источников непрерывного действия (CW) традиционно препятствовали их использованию во многих ситуациях, особенно в университетах. Теперь новая волна компактных и экономичных УФ-лазеров преодолела этот барьер, что привело к расширению области применения УФ-излучения, начиная от микромеханической обработки и заканчивая УФ-рамановской спектроскопией и дезинфекцией для инактивации патогенов.

Особенности УФ-источников:

- Ультрафиолетовые фотоны высокой энергии позволяют повысить точность и производительность;

- УФ-лазеры традиционно были исключительно дорогими и большими;

- Новое поколение небольших и более доступных УФ-лазеров становится все более доступным;

- Обеспечивает прогресс в области контроля полупроводников, микроскопии и дезинфекции.

Использование УФ-лазеров

УФ-лазеры могут достигать более высокого пространственного разрешения, чем ИК или видимые, поскольку размер сфокусированного лазерного пятна пропорционален длине волны. Это позволяет использовать их для точного контроля дефектов в полупроводниковой промышленности или при микрообработке. При обработке многих материалов УФ-лазеры могут напрямую разрывать атомные связи, а не испарять или плавить материал, что приводит к уменьшению периферийного нагрева. Высокая энергия УФ-излучения идеальна для возбуждения флуоресценции биомолекул, включая белки, что полезно в широком спектре биомедицинских приложений. Кроме того, УФ-лазеры могут использоваться в высокоэффективных системах дезинфекции, поскольку они могут дезинфицировать поверхности, обеспечивая более мощное УФ-излучение (с длиной волны от 200 до 280 нм), чем УФ-лампы или светодиоды.

Биомедицинские системы флуоресцентной микроскопии

Дезинфекция поверхностей для устранения потенциальных патогенов

Старые лазерные УФ-технологии

Непрерывные УФ-лазеры (CW) традиционно функционируют с использованием ионизированного газообразного аргона в качестве среды возбуждения или с учетверением частоты неодимовых лазеров ближнего ИК диапазона. Системы с учетверенной частотой требуют двух внешних резонаторов, чтобы удвоить частоту исходного луча один раз, а затем повторить этот процесс в дополнительном резонаторе, что не позволяет использовать их в портативных устройствах.

Новое поколение доступных УФ-лазеров

Достижения в области УФ-лазерной технологии привели к появлению более компактных и менее дорогих устройств. Новые лазеры на фтористом иттрии-литии (YLF), легированные празеодимом, разработанные UVC Photonics, производят лазерный луч с длиной волны 261 нм за счет удвоения частоты, а не учетверения. Это значительно снижает сложность системы и количество необходимых компонентов. Эти лазеры работают аналогично лазерным диодам и не требуют сложной электроники для блокировки резонансных полостей или стабилизации температуры.

Схема компактных УФ-лазеров UVC Photonics

Лазеры от UVC Photonics достигают мощности >10 мВт в непрерывном режиме на длине волны 261 нм, потребляют менее 5 Вт мощности для работы и имеют размер всего 22 x 24 x 71 мм. Эти свойства делают их идеальными для портативных систем, а также для университетских лабораторий и промышленных приложений, где другие УФ-лазеры являются недоступными из-за стоимости. Лазеры на ионах аргона обычно потребляют десятки кВт мощности и производят десятки Вт мощности, в то время как УФ-лазеры с учетверенной частотой могут производить до 500 мВт и выше. Хотя старые технологии могут обеспечивать более высокую мощность, их значительно больший размер и стоимость делают их менее привлекательными вариантами для определенных приложений. Узкая ширина линии и функциональность этих диодных модулей в непрерывном режиме также делают их хорошо подходящими для УФ-рамановской спектроскопии.