Znate li industrijsku primjenu DPSS lasera? (4. dio)

Dpss Lasersmože se koristiti u 12 oblasti, danas ćemo predstaviti četiri polja primjene i njihove principe

9. Fotonaponski pregled

Laserske tehnike u fotonaponskoj inspekciji otkrivaju niz svojstava materijala i široko se koriste u industriji. Mjerenja kao što su površinska refleksija, zamke dubokog nivoa, difuzija nosača, kristalna struktura i granice, dubina i temperatura tipa spoja, apsorpcija i raspršenje svjetlosti, i degradacija fotona, sve utječu na efikasnost solarnih ćelija i mogu se mjeriti kroz niz optičkih procesa. .

Većina fotonaponske proizvodnje je u silicijumu; Međutim, istraživači traže jeftiniju i efikasniju alternativu - perovskit. U protekloj deceniji, efikasnost konverzije energije perovskitnih solarnih ćelija porasla je sa manje od 4 posto na skoro 30 posto, što je izazvalo veliku pomutnju. Mala količina materijala perovskita može proizvesti istu količinu sunčeve energije kao nekoliko tona silicijuma. Kao poluprovodnici s direktnim razmakom, perovskiti su idealni za solarne ćelije. Perovskit je pristupačan, održiv i efikasan i ima potencijal da prestigne silicijum na PV tržištu. Međutim, efikasnost perovskita je mjerena samo na malim uzorcima i još uvijek nije komercijalno održiva.

Jednofrekventni laseri nude efikasnu, beskontaktnu alternativu skupim koracima litografije, a sa pravim laserskim karakteristikama i talasnim dužinama, ovi izvori svetlosti takođe mogu da pregledaju, menjaju i aktiviraju ove nove materijale. Postizanje visokog prinosa uz nižu cijenu zahtijeva izvor svjetlosti visoke prostorne rezolucije, izvrsnog kvaliteta zraka i dugoročne stabilnosti snage. Na primjer, fotoluminiscencija (PL) može se koristiti za eferentnu kontrolu kvaliteta (proizvođači pločica) i aferentnu kontrolu kvaliteta (proizvođači baterija), gdje se laseri bliske infracrvene (NIR) često koriste kao isplativi izvori svjetlosti u tu svrhu. Laseri u ultraljubičastom (UV) opsegu pružaju fleksibilnost za karakterizaciju materijala i korake obrade. Kao i kod obrade poluprovodnika, UV svjetlo se koristi u različitim koracima mjerenja i tehnikama za inspekciju fotonaponskih ćelija, gdje kraća talasna dužina omogućava analizu povećane složenosti površine, a UV izvor velike snage zrači ili uklanja degradirane materijale na barijeri supstrata.

Jednofrekventni laseri pokrivaju NIR do UV opseg, a njihove karakteristike su posebno dizajnirane za primenu ovih optičkih procesa.

Kvalitet zraka: uključuje veličinu, oblik, stabilnost i intenzitet laserskog snopa. Jednostruki poprečni snop (TEM 00) je neophodan za karakterizaciju PV ćelija, omogućavajući visoku prostornu kontrolu. Odličan oblik zraka, stabilan smjer i niska eliptičnost za dosljednu obradu i detekciju.

Nizak nivo buke: PV ćelije i laseri za detekciju pločica moraju emitovati nisku buku kako bi se greške detekcije svele na minimum i spriječila netačna karakterizacija. Nizak nivo šuma, u kombinaciji sa uskom širinom linije, poboljšava odnos signal-šum i povećava osetljivost merenja i detekcije.

Stabilnost: Da bi se osigurala konzistentnost od baterije do baterije i panela do panela, laser također zahtijeva odličnu spektralnu i energetsku stabilnost da bi se izvršila mjerenja visoke rezolucije i eliminisale greške u dugotrajnim mjerenjima.

10. Master Production rešetke

Optičke difrakcijske rešetke su obično korišteni uređaji za mjerenje valne dužine svjetlosti, koji se sastoje od niza pravilno raspoređenih difrakcijskih elemenata - naime praznina i grebena - koji mogu naizmjenično utjecati na fazu i amplitudu upadne svjetlosti. Praktični primjer rešetki je njihova upotreba u spektrometrima. Ulazni prorez se nalazi u fokalnoj ravni sočiva, omogućavajući svakoj upadnoj svjetlosti da prođe i postane paralelna. Svjetlost tada udara u rešetku tako da se upadna svjetlost raspršuje u njene sastavne valne dužine, a raspodjela intenziteta se može posmatrati direktno ili snimiti fotometrom.

Rešetke se mogu rasporediti u transmisijskom ili refleksijskom režimu i široko se koriste u različitim laserskim sistemima. Ove rešetke se postavljaju unutar i izvan rezonatora za odabir talasne dužine, razdvajanje snopa, oblikovanje zraka i polarizaciju. Laserske rešetke visokih performansi karakterišu pragovi oštećenja na određenim talasnim dužinama, kao i njihova velika širina impulsa, stopa ponavljanja i efikasnost difrakcije u smeru polarizacije.

Procesi holografske i interferentne litografije uobičajeni su u proizvodnji rešetki, iako se visokokvalitetne spektralne rešetke mogu dobiti samo uvođenjem premaza visoke rezolucije i kratkovalnih lasera. Rešetka se može stvoriti iscrtavanjem finog laserskog interferentnog polja na sloju litorezista, gdje se valovi interferencije mogu generirati cijepanjem amplitude valnog fronta ili koherentnog laserskog snopa - najčešće laseri u jednom modu.

Ukupna efikasnost i kvaliteta ovako kreirane rešetke zavise od nekoliko karakteristika izvora svjetlosti koji se koristi, kao što su valna dužina i polarizacija, a prilikom razmatranja odgovarajućeg lasera za izradu master proizvodnje treba uzeti u obzir sljedeće parametre:

Velika snaga: obično je potrebno kraće vrijeme ekspozicije jer se na taj način smanjuju štetni vanjski utjecaji kao što su vibracije. Stoga se preferira veći intenzitet svjetlosti.

Stabilnost snage: Fluktuacije izlazne snage tokom proizvodnog procesa mogu pojačati interferogram, što rezultira nepreciznošću. Zbog toga su ultra-stabilna izlazna snaga i neprimetan šum snage veoma važni da bi se osigurao kvalitet matičnog diska rešetke.

Kvalitet snopa: Odličan kvalitet snopa i stabilnost usmjeravanja su također ključni parametri koji osiguravaju dosljednu i preciznu analizu.

11. Brillouin scattering

Brillouin efekat je neelastično rasipanje uzrokovano parametarskom interakcijom fotona sa termalnim fononima, kao što je pronađeno u Ramanovoj spektroskopiji, iako je ovdje uzrokovano interakcijom svjetlosti sa fononima koji vibriraju u akustičkom opsegu; Često se nazivaju zvučni talasi. Ove dinamičke termalne fluktuacije mogu uzrokovati promjene u dielektričnoj konstanti i indeksu prelamanja materijala nosača, što rezultira slabim neelastičnim efektima raspršenja kako fotoni prolaze. Ova neelastična interakcija uzrokuje promjenu frekvencije unutar upadne svjetlosti, proporcionalnu relativnoj brzini fonona, što rezultira promjenom energije ili Stokesovim pomakom, koji je nekoliko redova veličine manji od Ramanovog pomaka zbog poređenja između brzine zvuka i brzinu svetlosti.

Kod Ramana, ovaj Stokesov pomak je povezan sa specifičnim vibracijskim i rotacijskim interakcijama na molekularnom nivou, dok je Brillouin pomak rezultat makroskopskih, niskofrekventnih interakcija sa masnim medijem, gdje su nelinearni efekti najčešće uzrokovani elektrostrikcijom. Ovaj Stokesov pomak također može biti uzrokovan promjenama u strukturi naboja (polaron) ili njegovim magnetnim (magneton) oscilacijama. Fotoni mogu izgubiti energiju, uzrokujući kretanje prema većoj talasnoj dužini, ili dobiti energiju, uzrokujući kraću talasnu dužinu (anti-Stokes).

Pri maloj snazi ​​lasera, ovi Brillouin efekti se mogu javiti spontano, ali pri većim intenzitetima snage, ovaj efekat može biti direktno pobuđen pobuđenim fotonima, što se naziva stimulirano Brillouinovo raspršivanje (SBS). SBS uzrokuje stvaranje zvučnih valova u materijalu nosača, šireći se u istom smjeru kao upadni snop, a raspršeni i pokretni fotoni se reflektiraju ili reflektiraju natrag prema upadnom snopu. Ovo rasipanje se može analizirati kako bi se odredila različita elastična svojstva submikronskih filmova i uzoraka, kao i površinska svojstva rasutog materijala, i koristi se za širok spektar primjena; Primjeri uključuju geologiju, biologiju i nauke o životu, naftu i plin, telekomunikacije i još mnogo toga. Na primjer, ovaj stimulirani efekat povratne refleksije ograničava ukupnu optičku snagu koja se može ubrizgati u vlakno. Ovaj efekat se takođe široko koristi u optičkoj konjugaciji faza, gde se ogledala fazne konjugacije (PCM) koriste za ispravljanje toplotnih izobličenja u laserskim kristalima i stvaranje više oblika Gausovog snopa.

Budući da je efekat raspršenja vrlo slab i Stokesov pomak je samo nekoliko pikometara, korišćeni ekscitacioni laser je ključan. Laser mora imati izuzetno usku širinu linije i dugu dužinu koherentnosti kako bi se osiguralo da se rezultati Brillouinovog efekta raspršenja jasno posmatraju uz dobru rezoluciju i omjer signala i šuma.

12. Interferometrija

Interferometrija se odnosi na široku tehniku ​​koja se oslanja na superpoziciju dva koherentna putanja svjetlosti, najčešće odvojenih od jednog izvora svjetlosti, kako bi se formirao interferentni obrazac. Ova interferencija je uzrokovana razlikom u putanji između dva snopa, referentne putanje svjetlosti i putanje upadnog uzorka svjetlosti, što rezultira mjerljivom promjenom u obrascu rubova. Ova tehnika mjerenja može se koristiti za razne različite primjene - od jednostavnih mjerenja udaljenosti ili površine do struktura i naprezanja, do mjerenja gravitacijskih valova.

U teoriji, tipična eksperimentalna postavka je vrlo jednostavna. Visoko stabilan koherentni laser je podijeljen na dva dijela kako bi se proizveli odvojeni i identični snopovi. Jedan je referentni krak sa fiksnom putanjom, dok drugi formira pokretni upadni snop uzorka. U početku, dva snopa svjetlosti su u fazi, odvojeni od istog koherentnog izvora. Ako su dva puta iste dužine, oni će i dalje biti u fazi kada stignu do detektora. Međutim, blago odstupanje u putanji uzorka zraka mijenja njegovu fazu u odnosu na referentni snop i tako stvara povezana odstupanja u uzorku interferencije. Ova odstupanja u obrascu interferencije su mjerljivi rezultati.

Nekoliko faktora koje treba uzeti u obzir pri odabiru pravog izvora svjetlosti za interferometriju:

Prvo, izvoru svjetlosti je potrebna hiperspektralna stabilnost kako bi se osiguralo da je promjena uzorka uzrokovana uzorkom, a ne efektom lasera. Veće dužine koherentnosti, a time i uže širine linija, djelomično će odrediti rezoluciju mjerenja, uzimajući u obzir i korištenu talasnu dužinu.

Visoka stabilnost usmjeravanja zraka osigurava konzistentna mjerenja na odabranoj lokaciji uzorka, dok visok kvalitet zraka smanjuje složenost koja može nastati prilikom analize rezultata mjerenja.

Konačno, važno je uzeti u obzir raspoloživi nivo snage u poređenju sa veličinom uzorka, jer veća snaga može prikazati veće područje.

Kontakt informacije:

Ako imate bilo kakvu ideju, slobodno nam se obratite. Bez obzira gdje se nalaze naši kupci i koji su naši zahtjevi, mi ćemo slijediti naš cilj da našim kupcima pružimo visok kvalitet, niske cijene i najbolju uslugu.