Q-Switches

Q-switch Acousto-Optic برای تولید پالس های کوتاه مدت، پیک های قدرت بالا با استفاده از لیزر Nd: YAG (CW) Nd: YAG استفاده می شود. یک لیزر Q-switched می تواند برنامه های زیادی را انجام دهد که برای سیستم لیزر CW غیر ممکن است. به عنوان مثال، در برش مقاومت، یک لایه نازک از مواد مقاوم باید بدون آسیب رساندن زیر بستر تبخیر شود. پالس های کوتاه و شدید از یک لیزر Q-switched به راحتی می توانید این کار را انجام دهید، در حالی که با یک پرتو مداوم، قدرت مورد نیاز برای تبخیر فیلم مقاومت، آسیب های گرما را به بستر می دهد.

نظریه عملیات

هر ماده پرتو اپتیکی دارای شاخص رفرش است که تعیین کننده زاویه ای است که پرتو نور در هنگام حرکت به داخل و خارج از آن خم می شود. امواج صوتی می توانند فشار کافی برای کمی فشرده سازی مواد ایجاد کنند و به طور موقت شاخص انکسار آن را تغییر دهند. بنابراین، هنگامی که یک پرتو نور از طریق ماده در همان زمان به عنوان یک موج صوتی حرکت می کند، از مسیری که در صورت عدم وجود امواج صوتی وجود دارد، انحراف خواهد یافت. Q-switches از این پدیده آکوستو اپتیک برای جابجایی یک پرتو لیزر روی و خاموش استفاده می کند. قدرت RF (امواج صوتی در فرکانس های رادیویی – مگا هرتز) به کریستال Q-switch منتقل می شود، پرتو را دور از یکی از آینه های حفره قرار می دهد، تغییر Q یا ضریب کیفیت حفره های لیزر به اندازه کافی برای خنثی کردن عمل لیزینگ . به سرعت تغییر امواج صوتی RF را روشن و خاموش می کند پرتو لیزر روشن و خاموش است. به این ترتیب، لیزر را می توان برای تدوین پالس های لیزری کوتاه مدت (محدوده نانوحساب) با نرخ تکرار بالا (محدوده Kilohertz) انجام داد. شبیه سازی یک شلنگ آب شسته شده برای درک بهتر این فرایند مفید است: زمانی که یک شلنگ آب برداشته شود، فشار بالای بالا رشد می کند (افزایش افزایش). انتشار پینچ موجب افزایش شدید سرعت آب (پالس قدرت بالا) می شود. هرچه خرج بیشتر باشد، فشار بالاتر و سرعت افزایش آب بالاتر خواهد بود (نرخ بازدهی آهسته تر = افزایش بیشتر و پالس های قدرت بالاتر).

68 مگاهرتز Q-Switch

پالس ها دارای قدرت پیک بالا هستند، چرا که، در حالی که سیستم ناتوان است، میله به میزان بالاتر افزایش می یابد توسط arclamp. هنگامی که نیروی RF از کریستال Q-switched خارج می شود، پرتو دیگر انحراف پیدا نمی کند (حفره “Q” بازسازی می شود) و پالس ضربان قلب بالا می رود. حداکثر توان با سرعت تکرار (و می توان آن را کنترل کرد). نرخ پالس های آهسته تولید پالس های قدرت بیشتری را به دست می دهد، زیرا میله دارای طول زمان بیشتری بین پالس ها برای ایجاد سود است. قدرت پیک بالا و مدت کوتاهی این پالس ها آنها را برای پردازش مواد مفید می سازد. قدرت پیک بالا برای کثیف کردن مقادیر کم مواد از یک سطح برای برش مقاومت، مارک و غیره کافی است. طول پالس کوتاه، مقدار ورودی گرما به قطعه کار را کاهش می دهد، باعث کاهش آسیب های حرارتی به مواد یا زیربنای فله می شود.

مواد Acousto-Optic، پوشش ضد انفجار، مبدل های صوتی، فرایند اتصال

مواد و پوشش ها

مواد آکوستو اپتیکی خوب دارای شاخص بالا ریزش و ثابت photelastic برای رسیدن به انحراف خوب پرتو است. انتقال نوری بالا و جذب کم امواج صوتی نیز بسیار مهم هستند. زمان پاسخ سریع برای تغییر سرعت بالا بسیار مهم است. بسیاری از مواد مانند سیلیس سیلیکا، مولیبدن سرب و شیشه چگالی متراکم می توانند مورد استفاده قرار گیرند. Q-Switches Direct Light با کوارتز بلوری تولید می شود که گرچه گران تر از همه این نیازها را برآورده می کند. کریستال کوارتز به پایان بسیار دقیق – 10-5 Scratch-Dig و l / 8 flatness جلا داده شده است و با پوشش ضد لکه پوشش داده شده است. این کاهش بازده را به کمتر از 0.2٪ در هر سطح محدود می کند. کیفیت عالی کریستال کوارتز باعث کاهش کلی ورودی به کمتر از 10٪ می شود. پوشش های ضد انفجار آستانه آسیب 100 مگاوات بر سانتیمتر می باشد.

هنگامی که سیگنال صوتی روشن می شود، امواج صوتی از طریق بلور آکوستو اپتیک حرکت می کنند و یک قطار فشرده سازی ایجاد می کنند که به عنوان یک گیت پراش عمل می کنند. این باعث می شود که پرتو لیزر از یکی از آینه ها منعکس شود، خاموش شدن سیستم و ایجاد لاین در لیزر.

مبدل ها

مبدل صوتی نیز برای عملکرد مناسب Q-switch بسیار مهم است. این مبدل یک دستگاه پیزوالکتریک است: هنگامی که ولتاژ به آن اعمال می شود، آن را گسترش می دهد و قرارداده می شود. بنابراین، هنگامی که نیروی RF به این مبدل اعمال می شود، آن را در فرکانس های RF (چند مگا هرتز) گسترش می دهد و قرارداد می کند و این به نوبه خود موج های صدای خود را به بلوری کوارتز می فرستد. Q-switches Direct Light با استفاده از مبدل های نوری لاتین با کیفیت بالا ساخته شده است. برای اتصال به منبع قدرت RF، یک فیلم از طلا خلاء تبخیر شده بر روی صفحه نازک از نیتروژن لیتیوم است. طلا یک اتصال دوامدار، غیر خورنده، غیر خورنده را ایجاد می کند.

پیوند

یکی از مهمترین جنبه های طراحی و ساخت Q-switch، اتصال بین مبدل و بلور آکوستو اپتیک است. برای کاهش هزینه ها، برخی از تولیدکنندگان Q-switches از چسب های الیاف یا اپوکسی استفاده می کنند تا این مبدل را به کریستال وصل کنند. در Q-switches ما این مبدل با یک فرایند پیوند فلزی به کریستال وصل شده است. فیلم های نازک فلزی تبخیر بر روی کریستال کوارتز و مبدل نوتیب لیتیوم پوشیده شده است. سپس دو قطعه “سرامیک” با هم در خلاء و فشار بالا قرار می گیرند. این نوع فرآیند پیوستن دارای دو مزیت قابل توجهی نسبت به اپوکسی ها است: اتصال پیوند فلزی در انتقال امواج صوتی کارآمدتر است، به این معنی که بیشتر قدرت RF برای عبور بهتر از پرتوهای لیزر به کریستال منتقل می شود و گرما کمتری تولید می شود و پیوند فلزی بسیار مقاوم در برابر دوچرخه سواری حرارتی است، و ما Q-switches را با دوام ترین در دسترس قرار می دهیم.