5.1 Scéim Turgnamhach 222nm -Stáit Léasair Soladach
5.1.1 Socrú Turgnamhach an Chórais Léasair
An socrú turgnamhach ani bhfad uvc 222nmTaispeántar léasair ultraivialait domhain i bhFíor 5.1, a ghlacann struchtúr cuas athshondach cruth V- leis an dara glúin armónach taobh istigh den chuas agus an ceathrú giniúint armónach lasmuigh den chuas. Is éard atá i bhfoinse an chaidéil ná-eagar dé-óid léasair chúpláilte snáithín le cumhacht aschurtha uasta de 110W. Trí choigeartú teochta, tá tonnfhad lárnach an tsolais caidéil i gcomhthráth leis an tonnfhad ionsú lárnach Nd:YVO₄, agus tá sé dírithe isteach i láthair caidéil le ga 200μm trí chóras imbhuailte agus fócasaithe agus a instealladh isteach sa chriostail Nd:YVO₄. Tá an córas cúplála comhdhéanta de dhá scáthán dronnach plano a bhfuil ga cuar R=10mm agus polaraitheoir 45 céim acu. Is é 0.1% an codán adamhach de dhópáil Nd³⁺ sa chriostail Nd:YVO₄, agus is é 4mm × 4mm × 5mm a mhéid. Tá an foirceann clé brataithe le scannáin frithmhachnaimh 808nm, 1064nm agus scannán machnaimh 914nm ar airde, agus tá an foirceann ar dheis brataithe le scannáin fhrithchaiteachais 914nm, 1064nm agus 1342nm. Tá taobh an chriostail léasair fillte le sraith de scragall indium agus suite ar doirteal teasa copair dearg, agus déantar rialú teochta trí chiller uisce a scaiptear. Chun dóthain diomailt teasa an chriostail a áirithiú, ba cheart a áirithiú go bhfuil ceithre thaobh an chriostail i dteagmháil go hiomlán le sreabhadh uisce an chilléir. Úsáidtear scáthán plano-cuasach M a bhfuil ga cuar de 50mm aige mar scáthán aschuir. Tá a dhromchla cuasach brataithe le scannán machnaimh 914nm ar airde agus scannáin fhrithchaiteachais 457nm, 1064nm, 1342nm, agus tá a eitleán brataithe le 457nm, 914nm, 1064nm, agus scannán frith-fhrithchaitheamh. Úsáidtear scáthán eitleáin M₂ le ga cuaire 200mm mar fhrithchaiteoir, agus tá a dhromchla brataithe le scannáin fhrithchaiteacha 457nm agus 914nm ar airde, ionas go gcruthóidh scáthán an taobh clé M₁ den chriostail Nd:YVO₄, scáthán M, agus scáthán M₂} an cuasán V- idir na lámha agus an t-athmhúnlú. ≈ 10 céim . Ina measc, cuirtear lasc acousto snáthoptaice Q- isteach sa lámh fhada L₁ déanta ag scátháin M₁ agus M, agus cuirtear criostail LBO don dara glúin armónach isteach sa lámh ghearr atá déanta ag scátháin M agus M₂, agus cuirtear é thart ar 1mm ón bhfrithchaiteoir M₂. Tá méid 4mm × 4mm × 15mm ag an gcriostail LBO, agus tá an dá chríoch den chriostail brataithe le scannáin frithchaite 457nm, 914nm, agus 1064nm. Is é 914nm tonnfhad ascalaithe na cuas athshondach seo. Tar éis don chriostail LBO minicíocht a dhúbailt, gintear tonnfhad 457nm, ascalaíonn sé sa ghéag ghearr den chuas athshondach, agus téann sé amach as an scáthán plano-cuasach M. Is scáthán fócasach 457nm é M₃, a bhfuil a dhromchla brataithe le scannán frith{{{71}nm). Cuirtear criostail BBO don cheathrú giniúint armónach in aice leis an bpointe fócasach. Tá an dá cheann den chriostail brataithe le scannáin fhrithchaiteachais 457nm agus 222nm. Tar éis minicíocht a dhúbailt le criostail BBO,i bhfad uv 222is féidir léasair ultraivialait a ghiniúint, agus tá na léasair 457nm agus 222nm scartha le priosma scoilteoir bhíoma M₄.
Fíor 5.1 Socrú Turgnamhach de Chórais Cúplála Optúil 222nm-Léasair Ultraivialait 1{{6}; 2-nd:YVO₄ Modúl Criostail Fillte i Doirteal Teasa; Gléas 3-Acousto-Optic Q-Switch; Scáthán 4-Aschur M; Gléas Criostail 5-LBO; 6-Frithchaiteoir M₂; 7-457nm Scáthán Dírithe M₃; Criostail 8-BBO; Prism Scoilteoir 9-Bhíoma.
5.1.2 Modhanna Tomhais Paraiméadair Léasair
1. Tonnfhad Léasair
I dtomhas an tonnfhad aschuir léasair, úsáidtear speictriméadar Ocean HR4000CG - UV - NIR, a chlúdaíonn raon tonnfhad 200 ~ 1100nm le taifeach 0.75nm (leithead iomlán ag leath uasta), agus taispeántar an léaráid fhisiciúil i bhFíor 5.2. Le linn an tomhais, déantar an bhíoma léasair a léiriú nó a rith trí bhileog maolaithe isteach sa tóireadóir speictriméadar, agus luach tonnfhad ani bhfad uvc 222nmbreathnaítear bhíoma léasair tríd an taispeáint.
Fíor 5.2 Léaráid Fhisiciúil den Aigéan HR4000CG - UV - Speictriméadar NIR
2. Minicíocht Athrá Léasair
Roghnaigh fóta-bhrathadóir a mheaitseálann a fhreagairt speictreach le tonnfhad aschuir an léasair; roghnaigh fóta-bhrathadóir agus oscilloscope cuí de réir raon leithead cuisle aschuir an léasair. Bainimid úsáid as ascalascóp múnla Tektronix TDS3054C, a bhfuil bandaleithead 500MHz aige agus ráta samplála 5GS/s, mar a thaispeántar i bhFíor 5.3(a). Is é an fótabhraiteadóir ná brathadóir sileacain mhúnla THORLABS DET10A -, a bhfuil a raon freagartha speictreach 200~1100nm, agus is é 1 ns an t-am ardú, mar a thaispeántar i bhFíor 5.3(b).
Fíor 5.3 Léaráidí Fisiceacha Ascalascóp agus Fóta-bhrathadóir (a) Ascalascóp (b) Fóta-bhrathadóir
Lig don chuisle léasair dul isteach sa photodetector, agus cuir an fóta-bhrathadóir ag obair sa raon líneach. Coigeartaigh íogaireacht agus luas scanadh an ascalascóp ionas go bhfeicfear dhá thonnfhoirm chuisle léasair cobhsaí ar scáileán an oscilloscope. Taifead an t-eatramh ama t idir dhá bhíog chóngaracha, agus déan an tomhas arís n (n Níos mó ná nó cothrom le 10) uair. Calculate the pulse repetition frequency f according to Formula (5.1): f=1∑i=1ntin (Hz) f=\\frac{1}{\\frac{\\sum_{i=1}^{n} t_i}{n}} \\ (Hz) f=n∑i=1nti1 (Hz) where: tit_iti is ea an t-eatramh ama idir dhá chuisle chóngaracha sa i-ú tomhas, aonad: s; Is é n líon na dtomhas.
3. Leithead Pulse Léasair
Is féidir le tomhas leithead cuisle tagairt a dhéanamh do na céimeanna tomhais minicíochta athrá. Lig don chuisle léasair dul isteach sa photodetector, agus oibríonn an photodetector sa raon líneach. Taispeántar an tonnchruth ama cuisle ar an scáileán oscilloscope. Taifead an leithead bíge τi\\tau_iτi ag an am seo, agus déan an tomhas n (n Níos mó ná nó cothrom le 10) arís. Ríomh leithead na bíge τ\\tauτ de réir na Foirmle (5.2): τ=1n∑i=1nτi(ns) \\tau=\\frac{1}{n} \\sum_{i=1}^{n} \\tau_i\\(ns) τ=n1 ∑i=1nτi(ns) áit a bhfuil: τi\\tau_iτi an leithead bíge tomhaiste sa i-ú tomhas, aonad: s; Is é n líon na dtomhas.
4. Cumhacht Buaic léasair
Agus an buaicchumhacht á ríomh, ní mór dúinn meánchumhacht an léasair a thomhas ar dtús. Tá dhá chineál tóireadóirí a úsáidtear le haghaidh tomhais, mar a thaispeántar i bhFíor 5.4. Is éard atá i bhfíor (a) ná méadar cumhachta léasair OPHIR 30A - BB - 18, le raon tomhais 10mW~30W agus cruinneas tomhais 3%. Is éard atá i bhfíor (b) ná méadar cumhachta léasair UV OPHIR PD300R -, le raon tomhais 20pW~300mW agus cruinneas tomhais 10%.
Fíor 5.4 Méadar Cumhachta Léasair (a) OPHIR 30A{{2}BB-18 Méadar Cumhachta Léasair (b) Méadar Cumhacht Léasair OPHIR PD300R-UV
Le linn an tomhais, ailínigh probe an mhéadair chumhachta léasair le bhíoma aschuir an léasair, cas ar chumhacht an mhéadair chumhachta léasair, roghnaigh raon cuí, agus calabraigh a phointe nialasach. Déan léamh P an mhéadair chumhachta a thomhas agus a thaifeadadh uair amháin gach uair áirithe de réir sonraíocht an táirge, agus déan an tomhas n (n Níos mó ná nó cothrom le 10) uair arís. Ríomh meánchumhacht Pˉ\\barra{P}Pˉ an léasair de réir na Foirmle (5.3): Pˉ=1n∑i=1npi(W) \\bar{P}=\\frac{1}{n} \\sum_{i=1}^{n} p_i \\ (W) Pˉi{1}Pˉn{1} (W) áit a bhfuil: pip_ipi an meánchumhacht a fhaightear sa i-ú tomhas, aonad: W; Is é n líon na dtomhas.
Tar éis meánchumhacht an léasair a fháil, ríomh an bhuaicchumhacht PpkP_{pk}Ppk de réir na Foirmle (5.4): Ppk=Pˉf⋅τ (W) P_{pk}=\\frac{\\bar{P}}{f \\cdot \\tau} \\ (W) Ppk №{5} nuair a Pˉ\\barra{P}Is é Pˉ an mheánchumhacht, aonad: W; Is é f an minicíocht athrá bíog, aonad: Hz; Is é τ\\tauτ leithead na bíge, aonad: ns.
5. Cáilíocht Bhíoma
Léirítear fachtóir cáilíochta an bhíoma ag M², agus is é a fhoirmle ríofa M2=π4λ⋅d0⋅θ M^2=\\frac{\\pi}{4\\lambda} \\cdot d_0 \\cdot \\theta M2=4λπ ⋅d0 ⋅_0; Is é θ\\thetaθ uillinn dhibhéirseacht an léasa i bhfad-réimse, aonad: mrad; Is é λ\\lambdaλ an tonnfhad léasair, aonad: μm.
Baintear úsáid as anailísí cáilíochta léasa scoilte scanadh THORLABS BP209 - VIS chun ani bhfad uvc 222Cáilíocht bhíoma léasair, le raon tonnfhad oibriúcháin de 200 ~ 1100nm, ar féidir leo bíomaí leanúnacha agus bíogacha a thomhas le minicíocht athrá nach lú ná 10Hz. Is féidir an ráta scanadh a shocrú go 2~20Hz, mar a thaispeántar i bhFíor 5.5. Tá druma rothlach ag an anailísí bhíoma slit scanadh le dhá phéire nó níos mó de slits orthogonal taobh istigh. Rothlaíonn an druma timpeall an ais optúil, ag athrú na slits sna treoracha X agus Y os comhair an bhrathadóra, ionas go dtéann an scoilt scanadh tríd an gcosán optúil. Ar an mbealach seo, tá baint ag an comhartha cumhachta tomhaiste le seasamh an druma agus an slit, as a ríomhtar an trastomhas bhíoma d agus próifíl déine.
Fíor 5.5 Anailíseoir Cáilíochta Bhíoma
Taispeántar an córas tástála anailíse cáilíochta beam i bhFíor 5.6. Tá cruinneas 3μm ag rialtóir an ardáin ghluaiste, a rialaíonn fad céimnithe an anailísí cáilíochta bhíoma gach uair chun an trastomhas bhíoma did_idi a fháil ag an suíomh comhfhreagrach. Cuir na luachanna Z ag suíomhanna difriúla sa treo tarchurtha léas léasair agus a n-trastomhais spota comhfhreagracha isteach i bhFoirmle (5.6) chun luachanna na gcomhéifeachtaí A, B, agus C a ríomh, is é sin d{5}}A+B⋅Z+C⋅Z2 d^2=A + B \\cdot Z + C \\cdot Z^2dZ3
Fíor 5.6 Córas Tástála um Anailís Cáilíochta Bhíoma
Ó luachanna na gcomhéifeachtaí A, B, agus C, is féidir an réad-trastomhas waist taobh d0d_0d0, uillinn dibhéirseachta bhíoma θ\\thetaθ, agus fachtóir cáilíochta bhíoma M² a ríomh. Is iad na foirmlí ríofa ná d0=A−B24C d_0=\\sqrt{A - \\frac{B^2}{4C}} d0 =A−4CB2 θ=C \\theta=\\sqrt{C} θ M2=πλA⋅C−B24 M^2=\\frac{\\pi}{\\lambda} \\sqrt{A \\cdot C - \\frac{B^2}{4}} M2=λπA⋅C−4B2
5.2 Turgnamh ar -Léasair Staid Soladach 222nm
5.2.1 457nm Aschur Léasair Leanúnach
Is príomhfhachtóirí iad an chumhacht aschuir agus cáilíocht an bhíoma de léasair leanúnach 457nm a dhéanann difear dá fheidhmíocht aschuir bíge agus éadáili bhfad uv 222léasair trí mhinicíocht eischavity a dhúbailt, murab ionann agus teacht chun cinn222nm stiúirteicneolaíochtaí a thairgeann foinsí eile UVC i bhfad. De réir an taighde teoiriciúil sna caibidlí roimhe seo, déanann an socrú seo coinníollacha éifeachtúla a bharrfheabhsúi bhfad uvc 222nmginiúint trí-mhodhanna stáit soladacha.
