Klasifikacija ultraljubičastih lasera

Ultraljubičasti laser u čvrstom stanju
Ultraljubičasti laseri čvrstog stanja mogu se podijeliti na ultraljubičaste lasere pumpane ksenonskom lampom, ultraljubičaste lasere pumpane kriptonskom lampom i nove vrste lasera čvrstog stanja pumpanih laserskom diodom prema njihovim metodama pumpanja. Ultraljubičasti laseri u čvrstom stanju općenito imaju nisku učinkovitost fotoelektrične pretvorbe, dok LD svi ultraljubičasti laseri u čvrstom stanju imaju karakteristike kao što su visoka učinkovitost, visoka stopa ponavljanja, pouzdan rad, mala veličina, dobra kvaliteta snopa i stabilna snaga.
Zbog velike energije ultraljubičastih fotona, teško je generirati određenu količinu kontinuiranog ultraljubičastog lasera velike snage putem vanjskih izvora pobude. Stoga se realizacija lasera s ultraljubičastim kontinuiranim valom općenito postiže korištenjem metode pretvorbe frekvencije s nelinearnim efektom kristalnih materijala. Općenito postoje dvije metode za generiranje spektralnih linija ultraljubičastog lasera u potpuno čvrstom stanju. Jedan je izravno izvesti unutaršupljinsku ili unutaršupljinsku generaciju 3. ili 4. harmonika na infracrvenom potpuno čvrstom laseru kako bi se dobile ultraljubičaste laserske spektralne linije; Drugi je da se najprije koristi tehnologija udvostručavanja frekvencije za dobivanje drugog harmonika, a zatim se koristi tehnologija zbroja frekvencija za dobivanje spektralnih linija ultraljubičastog lasera. Prva metoda ima mali efektivni nelinearni koeficijent i nisku učinkovitost pretvorbe, dok potonja metoda ima puno veću učinkovitost pretvorbe zbog korištenja kvadratne nelinearne polarizabilnosti. Udvostručenje frekvencije kristala može postići kontinuirani ultraljubičasti laser, a oblik njegove zrake je Gaussov, tako da je točka kružna, a energija postupno opada od središta prema rubu. Zbog kratke valne duljine i ograničenja kvalitete snopa, snop se može fokusirati u rasponu od 10 mikrometara.
Plinski ultraljubičasti laser
Plinski laseri uključuju excimer lasere koji rade na pulsirajući način, ionske lasere koji rade na kontinuirani način, helij-kadmijeve lasere i ultraljubičaste lasere s metalnom parom. Valna duljina plinskog ultraljubičastog lasera ovisi o vrsti plinske smjese koja se koristi.
Excimer laser je vrsta pulsirajućeg lasera koji proizvodi nepravokutnu zraku s otprilike ujednačenim presjekom zrake i strmim rubovima točke. Njegov izlaz može se generirati pomoću tehnologije maski za proizvodnju različitih geometrijskih oblika točaka ili holografije za generiranje specifičnih energetskih uzoraka snopa. Generiranje excimer lasera može se podijeliti u tri procesa: proces ekscitacije laserskog plina, reakcijski proces stvaranja excimera i proces disocijacije excimera. Metode ekscitacije uključuju ekscitaciju elektronskim snopom, ekscitaciju pražnjenjem, ekscitaciju svjetlošću, mikrovalnu ekscitaciju i ekscitaciju protonskim snopom. Različite aktivne tvari proizvode excimer lasere različitih valnih duljina, općenito u ultraljubičastom, dalekom ultraljubičastom i vakuumskom ultraljubičastom pojasu. Excimer laseri su nova generacija lasera nakon lasera s ugljikovim dioksidom i YAG lasera. Ultraljubičasti kratki pulsni laser koji emitira ima prednosti duge valne duljine i visoke energije fotona. Uobičajeno korišteni excimer laseri uključuju ArF, KrCl, KrF itd. Frekvencija laserskog pulsa općenito je između 10-100Hz, a neke posebne primjene mogu doseći 1000Hz. Prosječna snaga je općenito između 10-100W, a širina impulsa općenito je u rasponu ns.
Ultraljubičasti laser s metalnom parom uglavnom se odnosi na ultraljubičasti laser s bakrenom parom, koji proizvodi svjetlost valnih duljina od 511 nm i 578 nm. Korištenjem miješanja i udvostručavanja može se generirati ultraljubičasto zračenje valnih duljina od 255 nm, 271 nm i 289 nm. Distribucija laserske zrake slijedi Gaussovu distribuciju.
Istaknuti problemi u primjeni plinskih lasera su veliki otisak opreme, ograničena pouzdanost, kratak vijek trajanja, velika potrošnja energije i visoka cijena. Štoviše, kvaliteta excimer laserske zrake je loša i gubitak maske je velik. Ionski laseri i helij-kadmijevi laseri imaju nedostatak loše stabilnosti smjera snopa.
Poluvodička laserska dioda
Od sredine-1980}a, razvoj tehnologije proizvodnje poluvodiča i njezina integracija s laserskom tehnologijom doveli su do poluvodičkih laserskih dioda. Ovi tipovi laserskih izvora, koji kombiniraju karakteristike poluvodiča i lasera, imaju veću vršnu snagu i manju potrošnju energije, a širina impulsa emisije također je uska. Ne zahtijevaju temperaturnu i optičku kompenzaciju i imaju očite prednosti u odnosu na tradicionalne izvore svjetlosti emisije. Oni su postali ključni smjer za razvoj AlGaN u srednjem ultraljubičastom pojasu. Budući da je učinkovitost pobude ultraljubičastog zračenja u ovom pojasu najveća, a njegova izlazna učinkovitost također je relativno visoka.
Kako bi izvori ultraljubičastog zračenja bili praktičniji, jedan od smjerova razvoja poluvodičkih ultraljubičastih dioda je značajno smanjenje volumena i potrošnje energije postojećih ultraljubičastih lasera i njihovih izvora napajanja. Drugi smjer je razvoj svjetlosnih dioda s valnim duljinama emisije od 280 nm i potrošnjom energije manjom od 10 mW, kao i laserskih dioda s valnom duljinom emisije od 340 nm i potrošnjom energije manjom od 25 mW.