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Des lasers ultraviolets (UV) plus accessibles ouvrent de nouvelles possibilités

 

Les photons UV à haute énergie permettent d'améliorer la précision et les performances

 

Les lasers UV ont toujours été exceptionnellement chers et de grande taille

 

Une nouvelle génération de petits lasers UV plus abordables est de plus en plus disponible

 

Permettent des avancées dans l'inspection des semi-conducteurs, la microscopie et la désinfection

De nombreuses applications d'optique laser s'orientent vers l'utilisation de longueurs d'onde UV plus courtes, car cela permet d'améliorer la résolution et de générer des caractéristiques très petites et précises avec un réchauffement minimal des zones environnantes. Jusqu'à récemment, le coût élevé et la taille encombrante des sources laser UV à onde continue (CW) ont traditionnellement empêché leur utilisation dans de nombreuses situations, notamment dans la recherche universitaire. Aujourd'hui, une nouvelle vague de lasers UV compacts et rentables a fait tomber cette barrière, entraînant une expansion des applications UV allant du micro-usinage à la spectroscopie Raman UV, en passant par la désinfection pour l'inactivation des agents pathogènes.

Pourquoi utiliser les lasers UV ?

Les lasers UV peuvent également atteindre une résolution spatiale supérieure aux lasers visibles ou infrarouges, étant donné que la taille de spot laser est directement proportionnelle à la longueur d’onde. Cela leur permet d'être utilisés pour l'inspection précise des défauts dans l'industrie des semi-conducteurs ou dans le micro-usinage. Lors de l’usinage de nombreux matériaux, les lasers UV peuvent briser directement les liaisons atomiques plutôt que de vaporiser ou de faire fondre le matériau, ce qui permet de réduire le chauffage périphérique. Les énergies élevées des longueurs d'onde UV sont idéales pour exciter la fluorescence dans les biomolécules, notamment les protéines, ce qui est utile dans un large éventail d'applications biomédicales. En outre, les lasers UV peuvent être utilisés dans des systèmes de désinfection très efficaces car ils peuvent assainir les surfaces en délivrant un rayonnement UVC de forte puissance (longueurs d'onde comprises entre 200 et 280 nm) plus efficacement que les lampes UVC ou les LED.1

Les lasers UV sont très utiles dans un large éventail d'applications, notamment les systèmes biomédicales basés sur la microscopie à fluorescence et la désinfection des surfaces pour éliminer les agents pathogènes potentiels.
Figure 1 : Les lasers UV sont très utiles dans un large éventail d'applications, notamment les systèmes biomédicales basés sur la microscopie à fluorescence (à gauche) et la désinfection des surfaces pour éliminer les agents pathogènes potentiels (à droite).1

Qu'est-ce qui ne va pas avec les anciennes technologies de laser UV ?

Les lasers UV à ondes continues (CW) ont traditionnellement fonctionné en utilisant de l'argon ionisé comme milieu de gain ou des lasers au néodyme proche infrarouge quadruplant la fréquence. Les systèmes quadruplés en fréquence nécessitent deux cavités résonnantes externes pour doubler une fois la fréquence du faisceau initial, puis répéter ce processus dans une cavité supplémentaire.2 Ces systèmes sont complexes et les deux lasers à ions argon sont au moins aussi grands que deux boîtes à chaussures, ce qui empêche leur utilisation dans des appareils portables.

La nouvelle génération de lasers UV accessibles

Les progrès de la technologie du laser UV ont permis de créer des appareils plus petits et moins coûteux. Les nouveaux lasers à fluorure d'yttrium-lithium (YLF) dopés au praséodyme mis au point par UVC Photonics produisent un faisceau laser de 261 nm en doublant la fréquence plutôt qu'en la quadruplant (Figure 2).2 Cela réduit considérablement la complexité du système et le nombre de composants nécessaires. Ces lasers fonctionnent de la même manière que les diodes laser et ne nécessitent pas d'électronique compliquée pour le verrouillage des cavités de résonance ou la stabilisation des températures.

Les lasers UV compacts de UVC Photonics se composent d'une diode de pompage bleue, d'un cristal de praséodyme, d'un autre cristal pour la génération de deuxième harmonique (SHG) et d'un miroir de sortie à cavité.<sup>2</sup><br>Image reproduite avec l'aimable autorisation de UVC Photonics. Les lasers UV compacts d'UVC Photonics se composent d'une diode de pompage bleue, d'un cristal de praséodyme, d'un autre cristal pour la génération de deuxième harmonique (SHG) et d'un miroir de sortie de cavité.<sup>2</sup><br>Image reproduite avec l'aimable autorisation d'UVC Photonics.
Figure 2 : Les lasers UV compacts de UVC Photonics se composent d'une diode de pompage bleue, d'un cristal de praséodyme, d'un autre cristal pour la génération de deuxième harmonique (SHG) et d'un miroir de sortie à cavité.2
Image reproduite avec l'aimable autorisation de UVC Photonics.

Les lasers d'UVC Photonics atteignent >10 mW de puissance CW à 261 nm, consomment moins de 5 W d'énergie pour fonctionner et ne mesurent que 22 x 24 x 71 mm.1 Ces propriétés les rendent idéaux pour les systèmes portables ou portatifs, ainsi que pour les laboratoires universitaires et les applications industrielles où les autres sources de laser UV ont un coût prohibitif. Les lasers à ions argon consomment généralement des dizaines de kW de puissance et produisent des dizaines de W de puissance, tandis que les lasers UV à fréquence quadruplée peuvent produire jusqu'à 500 mW et plus. Si les technologies plus anciennes peuvent atteindre des puissances plus élevées, leur taille et leur coût nettement plus importants en font des options moins intéressantes pour certaines applications. La largeur de ligne étroite et la fonctionnalité CW de ces modules de diodes les rendent également bien adaptés à la spectroscopie Raman dans l'ultraviolet. Vous trouverez de plus amples informations sur le site d'UVC Photonics.

Optiques laser UV d'Edmund Optics®

Edmund Optics® conçoit et fabrique une large gamme de composants optiques pour laser, y compris ceux adaptés aux longueurs d'onde UV. Les tolérances de surface serrées et les seuils de dommage laser élevés permettent à nos optiques laser UV de répondre aux besoins exigeants des systèmes laser UV. De nombreux composants optiques conçus pour être utilisés à 266 nm (la quatrième harmonique des lasers Nd:YAG) fonctionnent également bien à 261 nm. Les traitements et les géométries des composants peuvent également être personnalisés pour votre application spécifique.

Optiques pour Lasers de 261,4 nm

  • Lentilles, miroirs et fenêtres conçus pour 261,4 nm
  • Seuils de dommage élevés pour résister aux photons UV à haute énergie
  • Idéales pour une utilisation avec le laser modèle 261 d’UVC Photonics
TECHSPEC

Miroirs Raie Laser Nd:YAG

  • Réflectivité >99,2% aux fréquences harmoniques de Nd:YAG, notamment 266 nm
  • Spécifications de seuils de dommage laser élevés
  • Qualité de surface 10-5 pour une dispersion réduite dans les applications laser sensibles
TECHSPEC

Miroirs Concaves Raie Laser

  • Idéaux pour focaliser la lumière laser
  • Réflectivité >99,8% à la longueur d’onde centrale
  • Substrats de silice fondue à haute stabilité thermique
  • Modèles pour 266 nm disponibles
TECHSPEC

Miroirs Raie Laser avec Traitement par Pulvérisation Ionique (IBS)

  • Traitements IBS des miroirs pour une faible perte et une réflectivité élevée
  • Seuil de dommage laser élevé certifié
  • Substrats superpolis disponibles avec des performances de dispersion de l’ordre des parties par million
  • Modèles pour 266 nm disponibles
TECHSPEC

Miroirs de Précision pour l’Ultraviolet

  • Longueurs d'onde de conception de 120 et 190 nm
  • Réflectivité moyenne >85% sur la gamme spécifiée
  • Traitements métalliques améliorés pour une réflectivité sur une large bande du spectre visible
TECHSPEC

Miroirs à Angle Droit λ/20 Haute Tolérance Raie Laser

  • Réflectivité >99,5% à la longueur d’onde de conception
  • Tolérance angulaire de ± 15 arcsecondes
  • Substrats à haute stabilité thermique
TECHSPEC

Lentilles Plan-Convexes (PCX) Laser

  • Seuil de dommage laser garanti
  • Qualité de surface de 10-5
  • Précision de surface λ/10
  • Modèles pour 266 nm
TECHSPEC

Lentilles Cylindriques Qualité Laser Raie Laser

  • Traitements AR <0,25% pour les harmoniques Nd:YAG
  • Substrat de Silice Fondue UV
TECHSPEC

Filtres Passe-Bande OD 4 à Traitement Dur 5 nm

  • Blocage profond et transmission élevée
  • Coupures brusques
  • Filtres Passe-Bande OD 4 à Traitement Dur, 10 nm, 25 nm et 50 nm également disponibles
  • Modèles pour 266 nm disponibles
TECHSPEC

Fenêtres Raie Laser Haute Puissance λ/20

  • R < 0,25% pour 266 nm, 355 nm, 532 nm ou 1064 nm
  • Faible auto-fluorescence
  • Seuils de dommage laser jusqu'à 10 J/cm2 @ 10 ns @ 1064 nm
TECHSPEC

Fenêtres Traitées Raie Laser λ/10

  • Qualité de surface de 10-5
  • Seuils de dommage aux longueurs d’onde de conception
  • Diamètres de 12,5 à 50,8 mm disponibles
  • Modèles pour 266 nm disponibles
TECHSPEC

Expanseurs de Faisceau Raie Laser Vega™

  • Traitement AR pour longueurs d'onde laser : 266 nm, 355 nm, 405 nm, 532 nm, 1064 nm et 1940 nm
  • Grossissements fixes disponibles de 1,5X à 20X
  • Divergence ajustable à l’aide d’une conception optique rotative

Et bien plus encore!

Références

  1. UVC Photonics (2021). Deep Ultraviolet Laser Modules. UVC Photonics Corporation. www.uvcphotonics.com/.
  2. Buchter, Scott (2021). Compact deep-ultraviolet CW lasers lead to new commercial applications. Laser Focus World. www.laserfocusworld.com/lasers-sources/article/14205517/compact-deepultraviolet-cw-lasers-lead-to-new-commercial-applications.

FAQ

FAQ  Pourquoi la technologie laser utilisée par UVC Photonics n'est-elle pas plus répandue ?
Il est très difficile de faire croître les cristaux de fluorure dopés au praséodyme utilisés dans cette nouvelle génération de lasers UV tout en obtenant la qualité et la cohérence nécessaires à une utilisation commerciale.2 UVC Photonics se distingue des autres acteurs du secteur par sa capacité à faire croître correctement ces cristaux.
FAQ  Certaines applications se tournent-elles vers des longueurs d'onde inférieures à 261 nm ?

Oui, certaines applications de laboratoire de haute précision passent aux longueurs d'onde de l'ultraviolet extrême (EUV) de 10 à 100 nm, bien que cette technologie ne soit pas encore largement utilisée dans l'industrie. Pour en savoir plus sur cette tendance, cliquez ici.

FAQ  Les composants optiques utilisés avec les lasers UV se dégradent-ils avec le temps ?

Oui, l'énergie élevée du rayonnement laser UV dégrade les traitements optiques et les substrats au fil du temps, faisant essentiellement des optiques laser UV des composants consommables.

Ressources techniques

Notes d’application

Informations techniques et exemples d’applications comprenant des explications théoriques, des équations, des illustrations graphiques, etc.

Optiques UV : Tolérances plus serrées et matériaux différents
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Why Laser Damage Testing is Critical for UV Laser Applications
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Comprendre et spécifier le LIDT des composants laser
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Paramètres clés d’un système laser
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Métrologie pour les optiques laser
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Vidéos

Vidéos apportant d'excellents conseils et offrant des présentations basées sur des applications utilisant nos produits.

Introduction au labo optique laser 
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Vidéo : Metrology at Edmund Optics: Measuring as a Key Component of Manufacturing 
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Webinaires

Webinaires enregistrés d’experts Edmund Optics® sur une grande variété de sujets d’optique et d’imagerie.

Miroirs à réflectivité élevée pour applications lasers
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Polissage des surfaces à rugosités ultra-faible 
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