Klasifikácia ultrafialových laserov

Pevný ultrafialový laser
Ultrafialové lasery v tuhom stave možno rozdeliť na ultrafialové lasery čerpané xenónovou lampou, ultrafialové lasery čerpané kryptónovou lampou a nové typy pevnolátkových laserov čerpaných laserovými diódami podľa spôsobu ich čerpania. Pevné ultrafialové lasery majú vo všeobecnosti nízku účinnosť fotoelektrickej konverzie, zatiaľ čo všetky LD ultrafialové lasery v tuhej fáze majú vlastnosti, ako je vysoká účinnosť, vysoká opakovacia frekvencia, spoľahlivý výkon, malá veľkosť, dobrá kvalita lúča a stabilný výkon.
Kvôli vysokej energii ultrafialových fotónov je ťažké generovať určité množstvo vysokovýkonného kontinuálneho ultrafialového lasera prostredníctvom externých zdrojov budenia. Preto sa realizácia ultrafialového kontinuálneho vlnového lasera vo všeobecnosti dosahuje použitím metódy frekvenčnej konverzie nelineárneho efektu kryštálových materiálov. Vo všeobecnosti existujú dva spôsoby generovania spektrálnych čiar ultrafialového lasera v celom pevnom stave. Jedným z nich je priame uskutočnenie intrakavity alebo intrakavity 3. alebo 4. harmonickej generácie na infračervenom plnom lasere na získanie ultrafialových laserových spektrálnych čiar; Druhým je najprv použiť technológiu zdvojnásobenia frekvencie na získanie druhej harmonickej a potom použiť technológiu súčtu frekvencie na získanie spektrálnych čiar ultrafialového lasera. Prvá metóda má malý efektívny nelineárny koeficient a nízku účinnosť konverzie, zatiaľ čo druhá metóda má oveľa vyššiu účinnosť konverzie vďaka použitiu kvadratickej nelineárnej polarizovateľnosti. Zdvojnásobenie frekvencie kryštálov môže dosiahnuť kontinuálny ultrafialový laser a jeho tvar lúča je Gaussovský, takže bod je kruhový a energia postupne klesá od stredu k okraju. Kvôli krátkej vlnovej dĺžke a obmedzeniam kvality lúča je možné lúč zaostriť v rozsahu 10 mikrometrov.
Plynový ultrafialový laser
Plynové lasery zahŕňajú excimerové lasery, ktoré pracujú pulzným spôsobom, iónové lasery, ktoré pracujú kontinuálne, hélium-kadmiové lasery a ultrafialové lasery s kovovými parami. Vlnová dĺžka plynového ultrafialového lasera závisí od typu použitej zmesi plynov.
Excimerový laser je typ pulzného lasera, ktorý vytvára nepravouhlý lúč s približne rovnomerným prierezom lúča a strmými bodovými okrajmi. Jeho výstup môže byť generovaný pomocou technológie masky na vytváranie rôznych geometrických tvarov škvŕn alebo holografie na generovanie špecifických vzorov energie lúča. Generáciu excimerového lasera možno rozdeliť do troch procesov: proces excitácie laserového plynu, reakčný proces generovania excimeru a proces disociácie exciméru. Metódy excitácie zahŕňajú excitáciu elektrónovým lúčom, excitáciu výboja, excitáciu svetlom, mikrovlnnú excitáciu a excitáciu protónovým lúčom. Rôzne aktívne látky produkujú excimerové lasery rôznych vlnových dĺžok, zvyčajne v ultrafialovom, ďalekom ultrafialovom a vákuovom ultrafialovom pásme. Excimerové lasery sú novou generáciou laserov po oxidoch uhličitých a YAG laseroch. Ultrafialový krátky pulzný laser, ktorý emituje, má výhody dlhej vlnovej dĺžky a vysokej energie fotónov. Bežne používané excimerové lasery zahŕňajú ArF, KrCl, KrF atď. Frekvencia laserových impulzov je vo všeobecnosti medzi 10-100Hz a niektoré špeciálne aplikácie môžu dosiahnuť 1000 Hz. Priemerný výkon je vo všeobecnosti medzi 10-100W a šírka impulzu je vo všeobecnosti v rozsahu ns.
Ultrafialový laser s kovovými parami sa týka hlavne ultrafialového lasera s medenými parami, ktorý produkuje svetlo s vlnovými dĺžkami 511 nm a 578 nm. Použitím miešania a zdvojenia možno generovať ultrafialové žiarenie s vlnovými dĺžkami 255 nm, 271 nm a 289 nm. Distribúcia laserového lúča sleduje Gaussovu distribúciu.
Hlavnými problémami pri aplikácii plynových laserov sú veľké rozmery zariadenia, obmedzená spoľahlivosť, krátka životnosť, vysoká spotreba energie a vysoké náklady. Okrem toho je kvalita excimerového laserového lúča nízka a strata masky je veľká. Iónové lasery a hélium-kadmiové lasery majú nevýhodu v zlej stabilite smeru lúča.
Polovodičová laserová dióda
Od polovice-1980 rokov vývoj technológie výroby polovodičov a jej integrácia s laserovou technológiou viedli k vzniku polovodičových laserových diód. Tieto typy laserových zdrojov, ktoré kombinujú polovodičové a laserové charakteristiky, majú vyšší špičkový výkon a nižšiu spotrebu energie a ich šírka emisného impulzu je tiež úzka. Nevyžadujú teplotnú a optickú kompenzáciu a majú zjavné výhody oproti tradičným emisným svetelným zdrojom. Stali sa kľúčovým smerom pre vývoj AlGaN v strednom ultrafialovom pásme. Pretože účinnosť budenia ultrafialového žiarenia v tomto pásme je najvyššia a jeho výstupná účinnosť je tiež relatívne vysoká.
Aby boli zdroje ultrafialového žiarenia praktickejšie, jedným zo smerov vývoja polovodičových ultrafialových diód je výrazné zníženie objemu a spotreby energie existujúcich ultrafialových laserov a ich napájacích zdrojov. Ďalším smerom je vývoj svetelných diód s emisnými vlnovými dĺžkami 280nm a spotrebou energie menšou ako 10mW, ako aj laserových diód s emisnými vlnovými dĺžkami 340nm a spotrebou energie menšou ako 25mW.