Класификация на ултравиолетовите лазери

Твърдотелен ултравиолетов лазер
Ултравиолетовите лазери в твърдо състояние могат да бъдат разделени на ултравиолетови лазери, изпомпвани с ксенонова лампа, ултравиолетови лазери, изпомпвани с криптонова лампа, и нови видове лазерни лазери в твърдо състояние, изпомпвани с лазерни диоди, според техните методи на изпомпване. Ултравиолетовите лазери в твърдо състояние обикновено имат ниска ефективност на фотоелектрично преобразуване, докато всички LD ултравиолетови лазери в твърдо състояние имат характеристики като висока ефективност, висока честота на повторение, надеждна производителност, малък размер, добро качество на лъча и стабилна мощност.
Поради високата енергия на ултравиолетовите фотони е трудно да се генерира определено количество високомощен непрекъснат ултравиолетов лазер чрез външни източници на възбуждане. Следователно реализацията на лазер с ултравиолетова непрекъсната вълна обикновено се постига чрез използване на метода за преобразуване на честотата на нелинейния ефект на кристални материали. Най-общо има два метода за генериране на ултравиолетови лазерни спектрални линии в изцяло твърдо състояние. Единият е директно извършване на интракавитално или интракавитално 3-то или 4-то хармонично генериране на инфрачервен изцяло твърдотелен лазер, за да се получат ултравиолетови лазерни спектрални линии; Второто е първо да се използва технология за удвояване на честотата, за да се получи вторият хармоник, а след това да се използва технология за сумарна честота, за да се получат ултравиолетови лазерни спектрални линии. Първият метод има малък ефективен нелинеен коефициент и ниска ефективност на преобразуване, докато вторият метод има много по-висока ефективност на преобразуване поради използването на квадратична нелинейна поляризуемост. Удвояването на кристалната честота може да постигне непрекъснат ултравиолетов лазер, а формата на лъча му е гаусова, така че петното е кръгло и енергията постепенно намалява от центъра към ръба. Поради ограниченията на късата дължина на вълната и качеството на лъча, лъчът може да бъде фокусиран в диапазона от 10 микрометра.
Газов ултравиолетов лазер
Газовите лазери включват ексимерни лазери, които работят по импулсен начин, йонни лазери, които работят по непрекъснат начин, хелиево-кадмиеви лазери и ултравиолетови лазери с метални пари. Дължината на вълната на газовия ултравиолетов лазер зависи от вида на използваната газова смес.
Ексимерният лазер е вид импулсен лазер, който произвежда неправоъгълен лъч с приблизително еднакво напречно сечение на лъча и стръмни краища на петната. Неговият изход може да бъде генериран с помощта на технология за маска за създаване на различни геометрични форми на петна или холография за генериране на специфични енергийни модели на лъча. Генерирането на ексимерен лазер може да бъде разделено на три процеса: процес на възбуждане на лазерен газ, реакционен процес на генериране на ексимер и процес на дисоциация на ексимер. Методите на възбуждане включват възбуждане с електронен лъч, възбуждане с разряд, светлинно възбуждане, микровълново възбуждане и възбуждане с протонен лъч. Различни активни вещества произвеждат ексимерни лазери с различни дължини на вълната, обикновено в ултравиолетовите, далечните ултравиолетови и вакуумните ултравиолетови ленти. Ексимерните лазери са ново поколение лазери след лазерите с въглероден диоксид и YAG лазерите. Ултравиолетовият къс импулсен лазер, излъчван от него, има предимствата на дълга дължина на вълната и висока фотонна енергия. Често използваните ексимерни лазери включват ArF, KrCl, KrF и др. Честотата на лазерния импулс обикновено е между 10-100Hz, а някои специални приложения могат да достигнат 1000Hz. Средната мощност обикновено е между 10-100W, а ширината на импулса обикновено е в диапазона ns.
Ултравиолетовият лазер с метални пари се отнася главно до ултравиолетов лазер с медни пари, който произвежда светлина с дължини на вълните от 511 nm и 578 nm. Чрез използване на смесване и удвояване може да се генерира ултравиолетово лъчение с дължини на вълните 255 nm, 271 nm и 289 nm. Разпределението на лазерния лъч следва разпределение на Гаус.
Основните проблеми при прилагането на газовите лазери са големият отпечатък на оборудването, ограничената надеждност, краткият живот, високата консумация на енергия и високата цена. Освен това качеството на ексимерния лазерен лъч е лошо и загубата на маска е голяма. Йонните лазери и хелиево-кадмиевите лазери имат недостатъка на лошата стабилност на посоката на лъча.
Полупроводников лазерен диод
От средата-1980 на миналия век развитието на технологията за производство на полупроводници и интегрирането й с лазерната технология доведоха до появата на полупроводникови лазерни диоди. Тези типове лазерни източници, които съчетават полупроводникови и лазерни характеристики, имат по-висока пикова мощност и по-ниска консумация на енергия, а ширината на емисионния импулс също е тясна. Те не изискват температурна и оптична компенсация и имат очевидни предимства пред традиционните източници на емисионна светлина. Те се превърнаха в ключова посока за развитието на AlGaN в средната ултравиолетова лента. Тъй като ефективността на възбуждане на ултравиолетовото лъчение в тази лента е най-висока и нейната изходна ефективност също е относително висока.
За да се направят източниците на ултравиолетово лъчение по-практични, една посока на развитие на полупроводникови ултравиолетови диоди е значително намаляване на обема и консумацията на енергия на съществуващите ултравиолетови лазери и техните захранвания. Друга посока е разработването на светодиоди с дължина на вълната на излъчване 280nm и консумация на енергия под 10mW, както и лазерни диоди с дължина на вълната на излъчване 340nm и консумация на енергия под 25mW.