科学激光器 Scientific lasers

2022-10-27 11:06:13 浏览:190

定义

专为科学应用而设计的激光器。

激光器的应用范围很广。其中一些应用涉及科学的各个领域,例如,基础研究(物理、化学、生物学)或应用研究领域,如激光雷达大气监测和新型激光应用的开发。

与其他应用领域相比,例如工业应用中的激光材料加工或军事中的导弹防御,科学激光器的各个方面往往很特殊。特别是,它们通常需要满足特殊规格,仅在有限的范围内从商业供应商处获得,并且操作起来通常更精细。

科学激光器的规格

科学激光器通常需要满足非常特殊的规格(“尖端性能”),有时甚至远远超出工业激光器的最新水平。一些例子:

  • 具有小甚至极小光学线宽(窄线宽激光器)的激光系统,因此具有高时间相干性,用于光谱学和光学计量的各个领域。在这方面,构建具有极高定时精度的光学时钟需要最高的性能。
  • 一些科学应用需要具有不寻常发射波长的激光器。例如,某些光谱测量需要某些极端紫外线波长。
  • 一些科学应用需要具有挑战性规格的超短脉冲,例如关于脉冲持续时间或脉冲能量和峰值功率的脉冲。一个特别极端的例子是激光聚变研究,其中需要在聚变目标上产生极高的光学强度(超出通常强度水平的数量级)。在其他情况下可能需要其他功能,例如精确控制载波- 包络偏移或在实际脉冲到达之前保持最小光强度。
  • 在许多情况下,该应用需要不同寻常的规格组合,例如高输出功率和小线宽、极低强度噪声或宽波长调谐范围。虽然每个规格单独可能不被视为挑战,但组合可能难以获得。

然而,并非所有科学激光器都对其性能提出了极高的要求。在某些情况下,要求与典型工业应用的要求相似。然而,科学用途可以有其他的适应。例如,通过提供更复杂的激光控制器用户界面,可以为研究中的可变实验配置获得额外的灵活性。

放宽要求

在某些方面,对科学激光器的要求可能远低于工业激光器:

  • 特别是在极端和不寻常规格的情况下,科学用户通常接受只有经过更长的开发过程才能获得完全满足其需求的激光产品,这可能涉及制造商和客户之间的激烈互动。

虽然满足极端规格,但科学激光器在其他方面可能无法达到工业激光器的质量!

  • 科学激光器通常在实验室中运行,与制造环境相比,实验室相对干净,并且激光器暴露于其他干扰影响(如强振动)的程度低于其他地方。因此,不太坚固的激光结构可能是可以接受的。
  • 激光操作所需的时间通常非常有限,而在工业应用中,通常需要非常大量的无故障运行时间来摊销激光系统的高成本。用户也可以接受需要偶尔维修或激光系统,并且更换零件并不总是在很短的时间内提供。然而,在某些情况下,这可能是不可接受的,因为激光可用性的中断可能会对大型科学实验产生严重的负面影响。
  • 通常可以预期,经过科学训练的人员正在科学实验室中操作激光。例如,这种个人可能会偶尔执行对接程序,这对制造公司来说太复杂了。此外,用户界面通常可能比工业设备更难操作,工业设备必须在没有特殊培训的情况下操作。

科学用户通常愿意接受所解释类型的局限性,以换取出色的性能,否则这些性能将不可用,或者仅在大量增加的成本水平下。然而,获得这种激光系统的工业用户可能会发现它不能很好地用于工业用途。因此,供应商和用户对科学激光系统究竟可以期待什么以及需要容忍哪些限制达成共识通常很重要。

科学激光器的制造

极端规格自然会导致此类激光器的可用性有限,特别是如果同时所需设备的数量相对较少,因此特殊开发难以摊销。然而,各种供应商提供一系列科学激光器,甚至完全专注于该方向。虽然一些经常需要的科学激光器类型可以作为标准产品提供,但其他类型需要根据客户提供的规格少量制造。显然,每个激光单元的成本将大大高于标准产品。有时,对于少量激光器,商定的价格会更高,而对于以后要订购的更多设备,价格要低得多。

科学激光器的规格并不总是很容易用标准测量设备进行检查。因此,制造商可以使用特别先进的表征设备,也可以与科学客户合作进行此类工作。

科学激光器通常由专业制造商或大型激光公司的不同分支机构生产,因为很难适当地解决科学激光市场。

对于制造商来说,科学激光器领域的活动与其他领域的活动不同,不仅在规格方面。他们通常还需要适应科学环境中有关制造量,服务需求和一般文化的特殊条件。这也影响了激光营销的适当方法。由于这些原因,科学激光器通常由专业制造商或在大型激光公司的单独分支机构内生产,包括单独的管理,以便科学激光市场可以得到适当的解决。

对于非常特殊的要求,商业供应商可能根本无法提供合适的激光系统。然后,实验室的科学人员可能需要开发自己的系统。这可能基于商业上可用的模型,该模型经过适当修改,可能与原始设备的制造商合作。

激光器

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