紫外激光器原理和发展前景
发布时间：
2023-11-17
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前言
激光的重要性不言而喻，它可以广泛运用到工业、医学、通信、军事等领域，推进了社会发展的进程。故而有人称它是20世纪以来续核能、电脑、半导体之后，人类的又一重要发明。同时也被誉为“最快的刀”、“最快的尺”、“最亮的光”的称号。
光是原子中的电子吸收能量后，从低能级跃迁到高能量，再从高能量回落到低能量，回落的时候释放的能量光子的形式放出。而激光，就是被引诱（激发）出来的光子队列，这光子队列中的光子们光学特性一样，步调及其一致。
紫外激光器
目前根据工作介质分，激光器可分为气体激光器、固体激光器、半导体激光器和染料激光器4大类，还发展了自由电子激光器，大功率激光器通常都是脉冲式输出。
1960年第一台红宝石激光器问世，1961年我国研制出第一台激光器，开启了激光器领域新篇章。激光具有方向性好、亮度高、单色性好、相干性好特征，经过了50多年时间，激光技术与应用发展快速，而其中全固态紫外激光器因体积小、寿命长、结构紧凑、维护方便等一系列优点成为激光技术发展前途的研究领域之一。
紫外激光器波长为355nm，光斑小、脉冲宽度窄、多波长、速度快、穿透好、热量少、输出能量大、峰值功率高及材料吸收好等特点，属于冷光源；同时也被称为“冷加工”，可以被材料较好的吸收，对材料的破坏也是较小的，相对常规CO2 激光器和光纤激光器能够满足绝大多数工业精密加工要求。目前固体紫外激光器基于有的各种性能优势被广泛应用于各行各业，成为当前主流的工业级激光器之一。
固体紫外激光器出光原理
激光器必须具备以上三个部分，泵浦源、工作物质和光学谐振腔，用固体激光材料作为工作物质的激光器。工作物质在泵浦源的作用下发生粒子数反转分布，成为激活物质，从而有光的放大作用，放大的光一部分反馈回来参加激励，谐振腔产生振荡，满足一定条件后即可产生激光。
1、泵浦源：它的作用是给工作物质以能量，将原子由低能级激发到高能级的外界能量。通常可以有光能源、热能源、电能源、化学能源等。
2、工作物质：激光器的核心，只有能实现能级跃迁的物质才能作为激光器的工作物质。
3、光学谐振腔：使工作物质的受激辐射连续进行；不断给光子加速；限制激光输出的方向。
激光器打标原理
激光打标是利用高能量密度的激光对工件进行局部照射，使表层材料汽化或发生颜色变化的化学反应，从而留下永久性标记的一种打标方法。激光打标可以打出各种文字、符号和图案等，字符大小可以从毫米到微米量级，这对产品的防伪有特殊的意义。
聚焦后的极细的激光光束如同刀具，可将物体表面材料逐点去除，其先进性在于标记过程为非接触性加工，不产生机械挤压或机械应力，因此不会损坏被加工物品；由于激光聚焦后的尺寸很小，热影响区域小，加工精细，因此，可以完成一些常规方法无法实现的工艺。
应用及发展
受3C应用市场的驱动，近两年我国紫外激光器市场发展迅速。在经过2017年该市场呈现直线增长趋势，2018年紫外激光器的市场需求量出现了小幅回落，受疫情影响，很多加工工业发展缓慢，2019年年开始缓慢增长，虽不及2017年的火爆，但相比2018年呈小幅增长态势，侧面反映了如今国内紫外激光器的应用及发展趋势情况。
技术堡垒
紫外激光器作为工业加工主流方向，近几年，紫外激光器的发展就像光纤激光器一样，功率不断提高，从最早的3 W、5 W，到10 W、15 W，再到30 W、40 W延伸。
鉴于工业应用对于激光加工效率和要求的不断提高，5 W以上的纳秒紫外激光器成为了市场新宠，因此功率高、窄脉宽、高重复频率的中高功率纳秒紫外激光器，能满足不同客户不同加工应用对紫外激光输出功率的要求。
为了适应工业加工精度要求的提高，格镭激光自主研发生产了固体紫外激光器，根据国内使用环境，本系列产品采用全风冷和水冷两种形式，产品性能稳定，体积小，结构紧凑，功耗低。输出激光束为基模，光束质量好，峰值功率高，能够满足绝大多数工业精密加工要求。
发展前景
受疫情的波及，很多加工业面临着销售难，复工缓慢等问题，但随着5G时代到来，3C产业飞快发展，催生了FPC加工市场需求。随着5G产业的进一步发展，以及各大电子产品制造商对柔性OLED显示屏的追逐，催生了市场对FPC柔性线路板的需求迅猛增长，随之而来对紫外激光器市场的需求也将得到快速增长。
国内激光市场处于快速发展的阶段，此前国家已经陆续出台利好政策扶持行业发展、未来，激光产业的发展十分重要，国家将出台更好的政策。目前，我国激光器市场中国高产化率仍有上升空间。未来，在利好政策及市场发展的推动下，我国激光器市场国产化率将进一步提高。
随着激光技术的进一步普及，应用，为了适应市场上对于激光器多种需求，激光器将逐渐走向系列化，组合化、标准化和通用化。激光行业技术的逐渐升级，未来在电子制造业，通信行业、集成电路行业等领域的应用将不断扩展，市场需求也将逐步攀升。
未来的工业化产品只会朝着便捷，集成的方向前进，激光器也是一样，体积小，重量轻，电路与光路的集成，功率高，稳定性佳，因而高功率一体化机型成为必不可挡的发展趋势。
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