Новости
Применение сверхбыстрых лазеров в радиочастотной области - 2
3. Оптимизация коммуникационных сигналов: решение проблемы блокировки радиочастотной передачи в замкнутых пространствах
В замкнутых пространствах, таких как железнодорожный транспорт, радиочастотные коммуникационные сигналы легко блокируются теплоизоляционными материалами, что приводит к сильному затуханию сигнала.
На примере железнодорожных вагонов можно показать, что стекло со сверхтонким металлическим покрытием может значительно снизить энергопотребление систем отопления и охлаждения вагонов,
но металлическое покрытие сильно отражает электромагнитные волны, прерывая сигналы мобильной связи 4G/5G.
Традиционные решения основаны на установке ретрансляторов, которые не только дорогостоящи (50 000 евро за единицу) и энергоемки (мощность 700 Вт,
что эквивалентно потреблению электроэнергии швейцарской семьей из четырех человек), но и требуют долгосрочного обслуживания и модернизации проводки.
Технология сверхбыстрого лазерного структурирования предлагает оптимальное решение этой проблемы.
Технология лазерной обработки металлических покрытий, разработанная швейцарской компанией Nu Glass, позволяет наносить на поверхность металлического покрытия стекол вагонов тонкие сетчатые узоры толщиной ≤25 микрон,
контролируя размер зазора сетки в пределах 1/20-1/10 длины волны коммуникационного сигнала.
Это не только разрушает проводимость покрытия, обеспечивая свободное проникновение радиочастотных сигналов, но и полностью сохраняет теплоизоляционные свойства металлического покрытия,
достигая баланса между качеством связи и энергосбережением.
Эта технология позволяет увеличить мощность сигнала в вагоне на 25 дБ, снизить годовое потребление электроэнергии каждым поездом на 28 мегаватт-часов,
а портативная лазерная система может выполнить замену одного окна за 15 минут без демонтажа стекла.
Технология была применена при замене 5700 окон в 40 междугородних поездах Швейцарских федеральных железных дорог.
4. Высокопроизводительные ВЧ-ускорительные системы: поддержка развития лазеров на свободных электронах
Сверхпроводящие радиочастотные (SRF) резонаторы стали основными компонентами высокоэффективных ускорителей с высоким градиентом непрерывного излучения благодаря своим преимуществам:
низким потерям на стенках и низкому кильватерному полю.
Такие ускорители являются ключевой опорой для высокопроизводительных лазеров на свободных электронах (FEL) — FEL необходимо генерировать релятивистские электронные пучки с помощью ускорителей,
а затем излучать когерентные электромагнитные волны с помощью ондуляторов, которые используются в таких сценариях, как генерация света сверхкороткой длины волны и извлечение мощного непрерывного излучения.
Ключевая роль сверхбыстрой лазерной технологии в этой области заключается в точном регулировании и синхронизации импульсов электронных пучков.
В многоимпульсных рентгеновских лазерах на свободных электронах двухимпульсное лазерное облучение катодной пластины может генерировать два электронных пучка, которые необходимо ускорить в ВЧ-ускоряющем резонаторе.
Путем регулирования ВЧ-цикла и фазы лазерного импульса можно добиться точного ускорения различных ВЧ-импульсов (одноимпульсная инжекция с фазовой дифференциацией, многоимпульсная инжекция с перекрестным циклом).
В сочетании с многоондуляторной схемой можно генерировать многоэнергетические и многоимпульсные источники рентгеновского излучения, обеспечивая адаптивные источники света для сверхбыстрой динамической визуализации.
Кроме того, разработка мощных фемтосекундных волоконных лазеров с частотой повторения ГГц еще больше повысила стабильность и точность систем ВЧ-ускорения.
Их низкий уровень шума и высокая когерентность гарантируют управление электронными пучками с низким эмиттансом и высоким пиковым током,
что позволяет лазерам на свободных электронах достигать большей мощности и меньшей длины волны лазерного излучения.
5. Перспективы применения и тенденции развития
В связи с растущими требованиями к более высоким частотам, меньшим потерям и большей миниатюризации радиочастотных технологий в таких областях, как связь 5G/6G, экономия на малых высотах и исследование дальнего космоса,
применение сверхбыстрых лазеров в радиочастотной области будет углубляться в трех направлениях:
во-первых, прорывы в технологиях высокоточной обработки, таких как производство субмикронных структур радиочастотных устройств, для дальнейшего улучшения интеграции устройств;
во-вторых, внедрение многосценарных дистанционных радиочастотных технологий, таких как передача энергии в космосе и повышение эффективности межрегиональной радиочастотной связи;
в-третьих, интеграция с передовыми технологиями, такими как сверхпроводящие радиочастоты и квантовые радиочастоты, способствующая повышению эффективности и стабильности высокопроизводительных радиочастотных систем.
В будущем сверхбыстрые лазеры будут продолжать оставаться основной движущей силой инноваций в радиочастотных технологиях, реализуя все более прорывные приложения в ключевых областях.
-
Какие меры предосторожности необходимо соблюдать при работе с лазерным маркиратором?
1. Категорически запрещается включать блок питания лазера и блок питания с модуляцией добротности без воды или при нарушении циркуляции воды.
2. Блок питания с модуляцией добротности не должен работать без нагрузки (т.е. выходной контакт блока питания с модуляцией добротности должен быть оставлен плавающим).
3. В случае возникновения каких-либо ненормальных явлений сначала выключите гальванометр и выключатель с ключом, а затем проведите проверку.
4. Запрещается включать другие компоненты до включения криптоновой лампы во избежание попадания высокого напряжения и повреждения компонентов.
5. Следите за тем, чтобы выходной контакт (анод) блока питания лазера оставался подвешенным во избежание искрения и пробоя другими электроприборами.
6. Поддерживайте чистоту внутренней циркулирующей воды. Регулярно очищайте резервуар для воды и заполняйте его чистой деионизированной или чистой водой.
-
Что делать, если интенсивность лазерного луча снизилась и маркировка стала недостаточно четкой?
1. Выключите аппарат и проверьте, изменился ли лазерный резонатор; отрегулируйте линзу резонатора. Добейтесь наилучшего светового пятна на выходе;
2. Акустооптический кристалл смещен или выходная энергия акустооптического источника питания слишком низкая;
Отрегулируйте положение аудиовизуального кристалла или увеличьте рабочий ток аудиовизуального источника питания;
3. Лазерный луч, попадающий в гальванометр, отклоняется от центра: отрегулируйте лазер;
4. Если ток отрегулирован примерно на 20 А, но светочувствительность по-прежнему недостаточна: криптоновая лампа стареет. Замените ее на новую.
-
Как обслуживать станок для УФ-лазерной резки?
1. Необходимо регулярно проводить уборку ежедневно, удаляя мусор со столешницы, ограничителей и направляющих, а также смазывая направляющие смазочным маслом.
2. Необходимо регулярно очищать контейнер для сбора отходов, чтобы предотвратить засорение выпускного отверстия излишками отходов.
3. Очищайте чиллер каждые 15 дней, сливая всю воду из него и заполняя его чистой водой.
4. Отражатель и фокусирующую линзу следует протирать специальным чистящим раствором каждые 6–8 часов.
При протирке используйте ватный диск или ватную палочку, смоченную в чистящем растворе, и протирайте фокусирующую линзу от центра к краю против часовой стрелки.
При этом будьте осторожны, чтобы не поцарапать линзу.
5. Условия в помещении могут повлиять на срок службы устройства, особенно в условиях повышенной влажности и запыленности.
Влажная среда склонна вызывать ржавчину на отражающих линзах, а также легко может привести к коротким замыканиям, разрядам и искрению бархатного лазера.
-
Какие несчастные случаи могут быть вызваны лазерным излучением при использовании лазерного рез
(1) Пожар возник из-за контакта лазера с легковоспламеняющимися материалами.
Всем известно, что мощность лазерных генераторов очень высока, особенно если речь идёт о мощных лазерных режущих станках, температура излучаемого лазером лазера чрезвычайно высока. Вероятность возникновения пожара при контакте лазерного луча с легковоспламеняющимися предметами очень высока.
(2) Во время работы станка могут выделяться вредные газы.
Например, при резке кислородом происходит химическая реакция с режущим материалом, в результате которой образуются неизвестные химические вещества, мелкодисперсные частицы и другие примеси. Попадая в организм человека, кислород может вызывать аллергические реакции или дискомфорт в лёгких и других дыхательных путях. При выполнении работ следует принимать меры предосторожности.
(3) Прямое воздействие лазера на организм человека может быть вредным.
Вред, наносимый лазерами человеческому организму, в основном включает повреждения глаз и кожи. Среди вреда, наносимого лазерами, повреждение глаз является наиболее серьёзным. Более того, повреждение глаз является необратимым. Поэтому при выполнении домашнего задания необходимо уделять внимание защите глаз.
-
Каков диаметр сфокусированного пятна наносекундного, пикосекундного и фемтосекундного лазера?
Наносекунда: диаметр светового пятна составляет 0,5–1 мм.
Пикосекунда: диаметр сфокусированного пятна составляет около 0,02 мм.
Фемтосекунда: под воздействием лазерного луча с высокой частотой повторения 100–200 кГц и очень короткой длительностью импульса 10 пс
диаметр сфокусированного пятна составляет всего 0,003 мм.
-
Каковы основные области применения станков для УФ-лазерной резки?
Станок для лазерной резки с ультрафиолетовым излучением (УФ) может использоваться для резки и разделения печатных плат.
Он может точно резать и формовать различные типы печатных плат с V-образными и штампованными отверстиями, а также с вырезами и крышками.
Он также может использоваться для разделения корпусных печатных плат и обычных гладких плат.
Он подходит для резки различных типов подложек печатных плат, таких как керамические подложки, гибко-жёсткие платы, FR4, печатные платы, гибкие печатные платы, модули распознавания отпечатков пальцев, защитные плёнки, композитные материалы, медные подложки, алюминиевые подложки и т. д.
-
Меры предосторожности при работе с лазерными режущими станками для обработки различных металли
Медь и латунь:
Оба материала обладают высокой отражательной способностью и отличной теплопроводностью.
Латунь толщиной менее 1 мм можно обрабатывать азотным лазером.
Можно резать медь толщиной менее 2 мм. В качестве газа для лазерной резки должен использоваться кислород.
Резка меди и латуни возможна только при наличии в системе устройства, обеспечивающего «поглощение отражения». В противном случае отражение повредит оптические компоненты.
Синтетические материалы:
К обрабатываемым синтетическим материалам относятся: термопласты, термореактивные материалы и искусственный каучук.
Алюминий:
Несмотря на высокую отражательную способность и теплопроводность, алюминиевые материалы толщиной менее 6 мм можно резать, в зависимости от типа сплава и мощности лазера.
При резке кислородом поверхность реза получается шероховатой и твёрдой.
При использовании азота поверхность реза получается гладкой.
Чистый алюминий чрезвычайно трудно резать из-за его высокой чистоты.
Резка алюминиевых материалов возможна только при установке устройства «отражение-поглощение» на систему волоконного лазера.
В противном случае отражение может повредить оптические компоненты.
-
На что следует обратить внимание при лазерной резке нержавеющей стали?
Лазерная резка нержавеющей стали требует использования кислорода при условии отсутствия окисления кромок.
Если для получения кромок без окисления и заусенцев используется азот, дальнейшая обработка не требуется.
Нанесение масляной пленки на поверхность листа обеспечит лучший эффект перфорации без снижения качества обработки.