Waarom neem die laserkrag af?

Laserkragverswakking is 'n algemene verskynsel, wat gewoonlik die gevolg is van 'n verskeidenheid faktore. Hierdie oorsake kan in twee breë kategorieë verdeel word: onvermydelike inherente verswakking en eksterne faktore wat vertraag of vermy kan word. Die volgende is die hoofredes vir laserkragverval, gerangskik van primêr tot sekondêr:

Veroudering en skade (inherente verswakking) van laserkernkomponente

Dit is die oorsaak van kragverval, veral vir hoëkraglasers.

1. Pompbronverswakking (neem halfgeleierlaser LD as voorbeeld)

Werkbeginsel:LD is die "enjin" van die meeste vastetoestandlasers en vesellasers.

Verswakkingsmeganisme:

Defekgroei: Die roosterdefekte binne die LD-skyfie sal aanhou groei en vermenigvuldig onder langtermyn elektriese en termiese spanning, wat lei tot 'n toename in nie-stralende rekombinasie en 'n afname in elektro-optiese omskakelingsdoeltreffendheid.

Optiese katastrofiese skade aan die holte-oppervlak:Onder uiters hoë kragdigtheid sal klein besoedeling of defekte van die uitsetholte-oppervlak laserlig absorbeer, wat plaaslike verhitting veroorsaak en die smelt van die holte-oppervlak veroorsaak, wat 'n onomkeerbare sneeustortingproses is.

Elektrode metallisasie degradasie:Die kontak tussen die elektrode en die halfgeleiermateriaal sal intermetalliese diffusie en oksidasie ondergaan by hoë temperatuur, wat lei tot verhoogde kontakweerstand en meer ernstige verhitting.

Prestasie:Die drempelstroom van die pompbron sal geleidelik toeneem, en die hellingdoeltreffendheid sal afneem, wat lei tot 'n afname in uitsetkrag.

2. Kry medium prestasie-agteruitgang

Vaste-/vesellasers (bv. YAG, YV04-kristalle, Yb/Er-gedoteerde vesel):

Kleursentrumvorming:Onder langtermynbestraling van pomplig (veral ultraklank)

raviolet-komponente), sal "kleursentrums" (absorpsiesentrums) binne die kristal- of glasvesel gegenereer word. Hierdie kleurkerne absorbeer die pomplig en die gegenereerde laserlig en omskep dit in hitte-energie in plaas daarvan om vir gestimuleerde straling gebruik te word.

Termiese lenseffek en termiese stresskade:Alhoewel die termiese lenseffek self omkeerbaar is, kan langtermyn, ernstige temperatuursiklusse en termiese spanning mikroskeure in die kristal, permanente veranderinge in die brekingsindeks of verdonkering van die vesel veroorsaak.

Gaslaser (soos cO2-laser):Die gasmengsel sal geleidelik ontbind, deur die elektrode geadsorbeer word of met die binnewandmateriaal van die buis reageer, wat lei tot die wanbalans van die werkgasverhouding en die afname van die versterking.

3. Skade aan optiese elemente

Resonante holte lens/venster:Die volle spieël, uitset spieël en venster binne die laser is die plekke waar die krag die meeste gekonsentreerd is.

Filmskade:hoë-energie laser sal die lens op die anti-refleksie film of hoë anti-film ablasie, kraak of af maak.

Besoedeling:Klein organiese materiaal in die omgewing (soos oliedamp) sal aan die oppervlak van die lens kleef, onder die werking van die laser verkool, 'n permanente absorpsiepunt vorm en verdere skade veroorsaak.

Materiaalabsorpsie:Selfs hoëgehalte optiese materiale het 'n klein intrinsieke absorpsie van laserlig teen 'n spesifieke golflengte. Langtermyn-effekte kan lei tot stadige veranderinge in materiaaleienskappe.

Eksterne gebruiksomstandighede en onbehoorlike werking

Hierdie faktore kan die verouderingsproses van die bogenoemde kernkomponente aansienlik versnel.

1. Termiese bestuursmislukking

Die doeltreffendheid van die verkoelingstelsel neem af:die watergehalte van die verkoelingswater versleg en veroorsaak dat die waterweg skaal en verstop; die faling van die waterkoeler veroorsaak dat die watertemperatuur onstabiel of te hoog is; die stofneerslag van die waaier veroorsaak swak hitteafvoer.

Gevolge:Die toename in die bedryfstemperatuur van die laser sal die verouderingstempo van alle halfgeleiers en optiese komponente aansienlik versnel. Vir LD kan die leeftyd met die helfte verminder word vir elke 10°C toename in die lastemperatuur (volgens die Arrhenius-model).

2. Werksomgewing en besoedeling

Stof en besoedelingstowwe:Stof, rook, olie, ens. in die lug dring die laser binne, wat die optiese oppervlak en stroombaan sal besoedel, wat plaaslike hitte-absorpsie, kortsluiting of boog sal veroorsaak.

Vibrasie en skok:Onstabiele installasiefondament of eksterne vibrasie sal veroorsaak dat die belyning van optiese komponente van die optimale toestand afwyk, die uitsetdoeltreffendheid verminder en in ernstige gevalle veroorsaak dat die meganiese struktuur loskom.

Humiditeit:Oormatige humiditeit sal kondensasie op die oppervlak van die lens veroorsaak, wat maklik kan veroorsaak dat die film onder laserbestraling bars. Terselfdertyd kan humiditeit ook elektroniese komponente korrodeer.

3. Onbehoorlike modus van werking

Gereelde harde skakeling:Gereelde oombliklike volle krag aan en af ​​van die laser sal 'n groot elektriese en termiese impak op die pompbron en kragstelsel hê, wat die lewensduur daarvan verkort.

Langtermynwerking onder die limietparameters:Laat die laser aanhou loop teen meer as 90% van die nominale maksimum krag of selfs oorlading, wat die kernkomponente in 'n hoë spanningstoestand sal plaas en veroudering sal versnel.

Wanooreenstemmende vragte:Vir sommige soorte lasers kan 'n las-reflektiwiteit-wanverhouding veroorsaak dat van die energie terug in die holte gereflekteer word, wat onstabiliteit of selfs skade veroorsaak.

Agteruitgang van krag- en beheerstelsels

Die werkverrigting van die aandrywer se kragtoevoer word verswak:Die uitsetstroom/spanningstabiliteit van die kragtoevoer word swakker, en die rimpeling neem toe, wat nie 'n stabiele en suiwer aandrywing vir die pompbron kan bied nie, wat die uitsetprestasie en lewensduur daarvan beïnvloed.

Veroudering van beheerkring:Die parameters van kapasitors, weerstande en ander komponente dryf met tyd en temperatuur, wat lei tot 'n afname in die akkuraatheid van die beheerstelsel.

Opsomming en voorkomende maatreëls

Die kragverval van 'n laser is 'n proses wat nie heeltemal vermy kan word nie, maar wel effektief bestuur en vertraag kan word.

Om die kragverval tot die grootste mate te vertraag en die stabiele werking van die laser te handhaaf, word aanbeveel dat:

1. Voorsien 'n uitstekende werksomgewing:Hou skoon, konstante temperatuur, lae humiditeit, geen vibrasie nie.

2. Verseker doeltreffende termiese bestuur:Onderhou die verkoelingstelsel gereeld om watergehalte en -vloei te verseker.

3. Volg die standaard operasieproses:vermy gereelde skakeling en langdurige werking onder uiterste toestande.

4. Voer gereelde voorkomende onderhoud uit:Kontroleer die optiese komponente gereeld, maak die optiese pad skoon en vervang verbruiksgoedere (soos gas- en filterelemente) volgens die vervaardiger se vereistes.

5. Gebruik 'n stabiele kragtoevoer:maak seker dat die kragtoevoerspanning stabiel is, en gebruik 'n spanningsstabilisator indien nodig.

Deur hierdie verswakkingsmeganismes te verstaan ​​en toepaslike voorsorgmaatreëls te tref, kan die lewensduur van die laser aansienlik verleng word en die uitsetprestasie wat oor die lewensiklus gehandhaaf word, is meer stabiel.