главная   оптика   волоконная оптика   спектроскопия   лазеры   лазерные системы
 
     
 
Оптика
Волоконная оптика
Спектроскопия
Лазеры /
  История создания лазеров
  Принципы работы лазера
  Параметры лазерного излучения
  Различные типы лазеров
  Лазерная безопасность
  Юмор
  Ведущие фирмы-производители лазеров. Поставщики лазерного оборудования
  Coherent (Когерент)
  ООО «Промэнерголаб» — Лабораторное оборудование и приборы
  Кулинарная студия Ильи Лазерсона
  Группа компаний "Лазер-компакт"
  Лазерика
Лазерные системы
Телекоммуникации и связь
 
Выставки и конференции
Новости науки и лазерной техники
 
О проекте
Ссылки

 

Coherent (Когерент)

COHERENT – одна из старейших в мире лазерных компаний. Она возникла в 1966 году, через 5 лет после изобретения лазера. Долгие годы фирма занималась разработкой и изготовлением лазеров и оборудования только для научных исследований и для медицины. Но приблизительно с 2000 года в компании стали уделять больше внимания промышленному использованию лазеров в разных индустриальных задачах для обработки материалов.
Теги: build-up welding cutting fiber lasers nano- and femtosecond lasers волоконные лазеры нано- и фемтосекундные лазеры наплавка резка со2-lasers со2-лазеры
Во всем мире мы наблюдаем сдвиг производства лазеров из области приборов для научных исследований в область индустриальных применений. Но индустрии нужен не единичный продукт, ей необходимо массовое производство. Поэтому современная стратегия компании COHERENT изменилась, – мы переходим на массовый выпуск промышленных лазеров. Теперь в структуре продаж компании лазеры для научных исследований занимают 20%, а 80% продаж – это коммерческие лазеры для использования в промышленности.
Другая сторона нашей новой стратегии – превратить лазер из сложного физического прибора в очень простой стандартный рабочий инструмент. Если научное лазерное оборудование стоит в лаборатории, то, как правило, надо регулярно протирать оптику и подстраивать резонатор. При этом ученый понимает, как работает лазер, как надо его юстировать, задавая оптимальные параметры. Промышленный же лазер должен работать как лампочка: воткнул в розетку, нажал кнопку, – и получил инструмент с известными паспортными характеристиками. Лазер должен стать простым, как черный ящик. Это станет большим технологическим скачком. Скачком от прибора, требующего обслуживания и юстировки, до инструмента, не требующего вообще никакого обслуживания. То есть любой специалист, будь он биолог или рабочий, занимающийся резкой металла или сваркой, не зная, что такое лазер, может включить лазер и приступить к своей работе. Поэтому руководство COHERENT приняло решение анонсировать новую стратегию компании – переход на выпуск промышленных лазеров.
Широкий спектр промышленных лазеров охватывает разные типы индустриальных лазерных систем: от излучателей с короткими импульсами (наносекунды – фемтосекунды) до непрерывных, от СО2-лазеров для резки до 3 кВт волоконных этербиевых лазеров для наплавки. Новые лазеры для научных исследований разработаны с учетом развития биотехнологий.
Для индустрии микроэлектроники предназначен ультрафиолетовый волоконный импульсный лазер Dytona – HE 355. Его энергетические и временные характеристики обеспечивают сверление очень маленьких отверстий и точное прецизионное травление кремниевых структур, а также скрайбирование полупроводниковых пластин в LED-производстве. Он имеет длину волны 355 нм. В Dytona – HE 355 предусмотрена возможность варьировать длительности импульса от 1 до 20 наносекунд с частотой повторения от десятков килогерц до 1МГц, что позволяет соответственно получать разную энергию в импульсе. Пиковая мощность варьируется от 5 до 45 кВт в зависимости от длительности импульса. Другой промышленный лазер – пикосекундный Гиперрапид-50 мощностью 50 Вт на длине волны 1,64 мкм, длительностью импульса менее 15 пикосекунд с частотой повторения импульсов от 400 до 1000 кГц. Он обладает отличным качеством пучка ( М2 ≤ 1,4 ). Его короткие импульсы обеспечивают обработку хрупких материалов. Лазер удаляет материал без термического повреждения поверхности и обеспечивает хорошее качество реза. Поэтому он уже успешно зарекомендовал себя в микроэлектронике для сверления отверстий и для скрайбирования.
Фемтосекундный оптический параметрический усилитель серии OperA Solo излучает в широком диапазоне от глубокого УФ – 190 нм до дальнего ИК-диапазона – 20 мкм. Теоретически большая ширина спектра – шире 250 нм – позволяет сжать излучение в очень мощный короткий импульс. Компрессор, встроенный в лазер, и внешний компенсатор групповой скорости позволяют сжать импульс до 10 фс. Тот же лазер, но без компенсатора дает более длительный импульс – 45 фс. Известно, что для излучения коротких импульсов важно обеспечить стабилизацию фазовой скорости с групповой скоростью. COHERENT выпускает систему для стабилизации фаз – Vitara СЕР (Carier envelop phase stabilization). Такая система позволяет формировать атосекундные импульсы (лазер Vitara-T), длительность которых сопоставима с периодом вращения электрона вокруг ядра. Дальнейшее уменьшение длительности импульса ограничено наступлением естественного предела временного разрешения. Лазеры востребованы в спектроскопии и научных исследованиях. Это пример того, как коммерческий лазер одновременно является лазером для научных исследований.
Другой лазерный продукт COHERENT для спектроскопических измерений – непрерывные лазеры с очень узким спектром генерации излучения серии OPSL – Genethis. В них реализована технология "полупроводник с оптической накачкой" (OPSL). COHERENT запатентовал свою технологию, и пока только он единственный обладает правом выпуска таких излучателей. Одночастотный непрерывный лазер с одной продольной модой Genethis, благодаря очень узкому спектру излучения, имеет большую, более 150 м, длину когерентности. Подбирая полупроводники с разной шириной запрещенной зоны, вы можете выбрать излучатель любого цвета, разной длины волны. Лазеры Genethis CX используют для накачки Ti-сапфирового лазера, остальные лазеры Genethis с узкой полосой излучения предназначены для спектроскопии, спектрометрии, голографии. Для разных технологических задач предназначен миниатюрный УФ-лазер на длине волны 465 нм, выполненный по OPSL-технологии, Он используется в литографии, сенситометрии, анимометрии, проточной цитометрии, дерматологии. Мы гарантируем их рабочий срок службы – более 10 тыс. ч наработки.
Для очень тонких физических экспериментов разработан уникальный лазер Mephisto, специально для обнаружения гравитационных волн. Интерферометр, помещенный в подземный туннель, имеет многокилометровые плечи. С его помощью ученые попытаются зафиксировать гравитационные волны по изменению метрики пространства, которое отразится в изменении интерференционной картины. События, которые могут привести к подобному эффекту, редки. Это, например, взрыв сверхновой звезды. Интерферометр для такой задачи обнаружения имеет плечи многокилометровой длины. Поэтому лазер, используемый в подобных интерферометрических измерениях, должен обладать высокой степенью когерентности. У Mephisto очень узкая ширина линии излучения, соответственно – очень большая длина когерентности, несколько десятков километров. Это уникальная научная задача.
В соответствии с современной тенденцией использования диодных лазеров COHERENT представил диодные лазеры, выполненные по двум разным технологиям: полупроводниковые лазеры с оптической накачкой (OPCL) и диодные лазеры, выполненные по стандартной технологии. Таким образом, излучение выпускаемых COHERENT диодных лазеров перекрывает весь спектр от 375 до 980 нм. Они пользуются широким спросом у изготовителей спектрального оборудования для биологических и экологических исследований, имеют невысокую цену – около 1000 долларов США. Более удобен для конфокальной флуоресцирующей микроскопии лазер OBIS. Его конструкция – это комбайн, который состоит из нескольких диодных лазеров. Излучение от каждого лазера по отдельному волокну заводится в одно общее выходное волокно. Конечно, для того, чтобы завести излучение в волокно, надо сформировать луч высокого качества. У наших диодных лазеров высокое качество луча ( М2 = 1,1 ). Когда исследователю надо быстро сменить длину волны зондирующего излучения, он с помощью блока питания переключает лазеры, легко заменяя один лазер другим. Но стоимость такого лазерного комбайна гораздо выше.
COHERENT выпускает комплектующие элементы: диодные лазеры для накачки и оптические расширители пучка для создания равномерной засветки лазерных кристаллов. Известно, что излучение от диодных лазеров обладает неравномерностью. Среди продукции – диодные линейки, излучающие горизонтально (780 нм – 1 мкм), вертикально излучающие сборки диодных линеек. Лазерные диоды, излучающие с одной площадки (780–980 нм), дают пучок мощностью от 5 Вт и выше в зависимости от ширины эмиттера (100, 150 и 200 мкм), а линейки из 19 элементов дают мощность до 200 Вт от одной линейки. Диодные сборки с 16 линейками излучают с мощность от 100 Вт до 50 кВт.
Благодаря высокой мощности, развиваемой диодной линейкой, и прямоугольной форме сечения пучка (4 см на несколько миллиметров), ее начали использовать для местной закалки или наплавки металла. Например, на металлургическом комбинате вал прокатного стана работает не больше недели, а далее из-за постоянной работы при температурах 400–1000°С он изнашивается. На поверхности вала быстро проявляются дефекты, и вал начинает работать с проскальзыванием. Тогда его надо плавно восстанавливать, однако размеры вала (до 1 метра в диаметре и до 5 метров в длину), не позволяют поместить его ни в какую печь. На каждом металлургическом комбинате есть цех ремонта прокатного оборудования (ЦРПО), где наплавляют и упрочняют валы. Сейчас для упрочнения и закалки валов используют проволоку. COHERENT предложил свою технологию локальной наплавки – с помощью порошка, привариваемого к поверхности прокатного вала диодными лазерами. Наплавка с помощью диодных лазеров занимает гораздо меньше времени, и адгезия порошка к поверхности вала значительно выше, чем у проволоки. Благодаря таким качествам восстановленные валы приобретают однородную и гомогенную поверхность.
Для промышленной резки и сверления металлов COHERENT выпускает классический, до 1000 Вт, СО2-лазер. Лазер интегрирован в 2-координатные машины серии МЕТА-BEAM, где движение по третьей, вертикальной, оси автоматически компенсируется изменением фокуса. Для наплавки и упрочнения металла COHERENT выпускает 3-кВт эрбиевый волоконный лазер. Обсуждения на тему, какой лазер лучше – волоконный или СО2-, идут постоянно. У СО2-лазера эффективное соотношение мощности и стоимости, к тому же его пучок имеет хорошее качество с нормальным гауссовым распределением энергии по сечению. Волоконный же лазер имеет пучок иного качества. Но разные материалы требуют для своей обработки излучение разной длины волны кому-то надо 10,6 мкм, а кому-то 1,06 мкм. У каждого лазера свои задачи. Для современных индустриальных технологий COHERENT предлагает эксимерный лазер на смеси галогена и инертного газа. Лазер используется для отжига жидкокристаллических панелей, CD-матриц, для превращения поликристаллического кремния в аморфный кремний при изготовлении солнечных батарей.
Так что сегодня клиенты COHERENT работают по всему миру в разных областях промышленности и науки. Мы заинтересованы в фирмах-партнерах, которые интегрируют наши лазеры в свои устройства (OEM – original equipment manufacturing). Российский рынок для нас труден, так как в России много своих изготовителей СО2- и YAG-лазеров, которые безусловно дешевле нашей продукции и пока наши лазеры для российского лазерного рынка дороги. Но, как только срок службы и параметры российских промышленных лазеров достигнут такого же высокого уровня, то их стоимость станет сопоставима с нашими ценами. Таким образом, мы надеемся начать с ними конкурировать.

 
Кафедра Лазерной техники БГТУ 'Военмех'

Онлайн-конвертер

 
         
 
  разработка сайта NINSIS   190005, Санкт-Петербург, ул. 1-я Красноармейская, д. 1
тел/факс: +7 (812) 316-49-09
www.laser-portal.ru