Klasifikace ultrafialových laserů

Pevný ultrafialový laser
Pevné ultrafialové lasery lze rozdělit na ultrafialové lasery čerpané xenonovou výbojkou, ultrafialové lasery čerpané kryptonovou výbojkou a nové typy pevnolátkových laserů čerpaných laserovými diodami podle jejich způsobu čerpání. Pevné ultrafialové lasery mají obecně nízkou účinnost fotoelektrické konverze, zatímco všechny LD ultrafialové lasery v pevné fázi mají vlastnosti, jako je vysoká účinnost, vysoká opakovací frekvence, spolehlivý výkon, malá velikost, dobrá kvalita paprsku a stabilní výkon.
Vzhledem k vysoké energii ultrafialových fotonů je obtížné generovat určité množství vysoce výkonného kontinuálního ultrafialového laseru prostřednictvím externích zdrojů buzení. Proto je realizace ultrafialového laseru s kontinuální vlnou obecně dosažena použitím metody nelineárního efektu frekvenční konverze krystalových materiálů. Obecně existují dvě metody pro generování spektrálních čar ultrafialového laseru v celém pevném stavu. Jedním z nich je přímo provádět intracavity nebo intracavity 3. nebo 4. harmonickou generaci na infračerveném plně pevném laseru pro získání ultrafialových laserových spektrálních čar; Druhým je nejprve použít technologii zdvojení frekvence k získání druhé harmonické a poté použít technologii součtové frekvence k získání spektrálních čar ultrafialového laseru. První metoda má malý efektivní nelineární koeficient a nízkou účinnost konverze, zatímco druhá metoda má mnohem vyšší účinnost konverze díky použití kvadratické nelineární polarizace. Zdvojnásobením frekvence krystalu lze dosáhnout kontinuálního ultrafialového laseru a jeho tvar paprsku je gaussovský, takže skvrna je kruhová a energie postupně klesá od středu k okraji. Vzhledem ke krátké vlnové délce a omezení kvality paprsku lze paprsek zaostřit v rozsahu 10 mikrometrů.
Plynový ultrafialový laser
Plynové lasery zahrnují excimerové lasery, které pracují pulzním způsobem, iontové lasery, které pracují kontinuálně, helium-kadmiové lasery a ultrafialové lasery z kovových par. Vlnová délka plynového ultrafialového laseru závisí na typu použité směsi plynů.
Excimerový laser je typ pulzního laseru, který vytváří nepravoúhlý paprsek se zhruba rovnoměrným průřezem paprsku a strmými hranami bodů. Jeho výstup může být generován pomocí maskovací technologie pro vytváření různých geometrických tvarů bodů nebo holografie pro generování specifických energetických vzorů paprsku. Generaci excimerového laseru lze rozdělit do tří procesů: proces excitace laserového plynu, reakční proces generování excimeru a proces disociace excimeru. Mezi excitační metody patří excitace elektronovým paprskem, excitace výbojem, excitace světlem, mikrovlnná excitace a excitace paprskem protonů. Různé aktivní látky produkují excimerové lasery různých vlnových délek, obecně v ultrafialovém, vzdáleném ultrafialovém a vakuovém ultrafialovém pásmu. Excimerové lasery jsou novou generací laserů po oxidech uhličitých a YAG laserech. Ultrafialový krátký pulzní laser, který emituje, má výhody dlouhé vlnové délky a vysoké fotonové energie. Mezi běžně používané excimerové lasery patří ArF, KrCl, KrF atd. Frekvence laserových pulzů je obecně mezi 10-100Hz a některé speciální aplikace mohou dosáhnout 1000 Hz. Průměrný výkon je obecně mezi 10-100W a šířka impulsu je obecně v rozsahu ns.
Ultrafialový laser na páry kovů se týká hlavně ultrafialového laseru na páry mědi, který produkuje světlo o vlnových délkách 511nm a 578nm. Použitím míchání a zdvojování lze generovat ultrafialové záření o vlnových délkách 255nm, 271nm a 289nm. Distribuce laserového paprsku sleduje Gaussovo rozložení.
Hlavními problémy při použití plynových laserů jsou velké nároky na zařízení, omezená spolehlivost, krátká životnost, vysoká spotřeba energie a vysoké náklady. Navíc je kvalita paprsku excimerového laseru špatná a ztráta masky je velká. Iontové lasery a helium-kadmiové lasery mají nevýhodu ve špatné stabilitě směru paprsku.
Polovodičová laserová dioda
Od poloviny-1980 let dal vývoj technologie výroby polovodičů a její integrace s laserovou technologií vznik polovodičových laserových diod. Tyto typy laserových zdrojů, které kombinují polovodičové a laserové charakteristiky, mají vyšší špičkový výkon a nižší spotřebu energie a také úzká šířka jejich emisního pulsu. Nevyžadují teplotní a optickou kompenzaci a mají zjevné výhody oproti tradičním emisním světelným zdrojům. Staly se klíčovým směrem pro vývoj AlGaN ve středním ultrafialovém pásmu. Protože excitační účinnost ultrafialového záření je v tomto pásmu nejvyšší a také jeho výstupní účinnost je poměrně vysoká.
Aby byly zdroje ultrafialového záření praktičtější, jedním směrem vývoje polovodičových ultrafialových diod je výrazné snížení objemu a spotřeby stávajících ultrafialových laserů a jejich napájecích zdrojů. Dalším směrem je vývoj světelných diod s emisními vlnovými délkami 280nm a spotřebou energie menší než 10mW, stejně jako laserových diod s emisními vlnovými délkami 340nm a spotřebou energie menší než 25mW.