Tahukah Anda Aplikasi Industri Laser DPSS?(Bagian 4)

Laser Dpssdapat digunakan di 12 bidang, hari ini kami akan memperkenalkan empat bidang aplikasi dan prinsipnya

9. Inspeksi Fotovoltaik

Teknik berbasis laser dalam inspeksi fotovoltaik mengungkapkan berbagai sifat material dan digunakan secara luas di seluruh industri. Pengukuran seperti pemantulan permukaan, perangkap tingkat dalam, difusi pembawa, struktur dan batas kristal, kedalaman dan suhu jenis persimpangan, penyerapan dan hamburan cahaya, dan degradasi foton semuanya memengaruhi efisiensi sel surya dan dapat diukur melalui berbagai proses optik .

Sebagian besar manufaktur fotovoltaik menggunakan silikon; Namun, para peneliti sedang mencari alternatif yang lebih murah dan lebih efisien - perovskit. Dalam dekade terakhir, efisiensi konversi daya sel surya perovskite telah melonjak dari kurang dari 4 persen menjadi hampir 30 persen, menyebabkan kehebohan besar. Sejumlah kecil bahan perovskit dapat menghasilkan jumlah energi matahari yang sama dengan beberapa ton silikon. Sebagai semikonduktor celah pita langsung, perovskit ideal untuk sel surya. Perovskite terjangkau, berkelanjutan, dan efisien, serta berpotensi menyalip silikon di pasar PV. Namun, efisiensi perovskite hanya diukur pada sampel kecil dan belum layak secara komersial.

Laser frekuensi tunggal menawarkan alternatif non-kontak yang efisien untuk langkah litografi yang mahal, dan dengan karakteristik dan panjang gelombang laser yang tepat, sumber cahaya ini juga dapat memeriksa, mengubah, dan mengaktifkan material baru ini. Mencapai hasil tinggi dengan biaya lebih rendah memerlukan sumber cahaya dengan resolusi spasial tinggi, kualitas pancaran yang sangat baik, dan stabilitas daya jangka panjang. Misalnya, pencitraan photoluminescence (PL) dapat digunakan untuk kontrol kualitas eferen (produsen wafer) dan kontrol kualitas aferen (produsen baterai), di mana laser inframerah dekat (NIR) sering digunakan sebagai sumber cahaya hemat biaya untuk tujuan ini. Laser dalam kisaran ultraviolet (UV) memberikan fleksibilitas untuk karakterisasi material dan langkah pemrosesan. Seperti pemrosesan semikonduktor, sinar UV digunakan dalam berbagai langkah dan teknik pengukuran untuk inspeksi sel fotovoltaik, di mana panjang gelombang yang lebih pendek memungkinkan untuk analisis kompleksitas permukaan yang meningkat, dan sumber UV berdaya tinggi memancarkan atau mengikis material yang terdegradasi pada penghalang substrat.

Laser frekuensi tunggal mencakup rentang NIR hingga UV, dan karakteristiknya dirancang khusus untuk penerapan proses optik ini.

Kualitas sinar: meliputi ukuran, bentuk, stabilitas, dan intensitas sinar laser. Sinar mode melintang tunggal (TEM 00) sangat penting untuk karakterisasi sel PV, memungkinkan kontrol spasial yang tinggi. Bentuk balok yang sangat baik, arah yang stabil, dan eliptisitas rendah untuk pemrosesan dan deteksi yang konsisten.

Kebisingan rendah: Sel PV dan laser deteksi wafer harus memancarkan kebisingan rendah untuk meminimalkan kesalahan deteksi dan mencegah karakterisasi yang tidak akurat. Tingkat kebisingan yang rendah, dikombinasikan dengan lebar garis yang sempit, meningkatkan rasio signal-to-noise dan meningkatkan sensitivitas pengukuran dan deteksi.

Stabilitas: Untuk memastikan konsistensi dari baterai ke baterai dan panel ke panel, laser juga memerlukan stabilitas spektral dan daya yang sangat baik untuk membuat pengukuran beresolusi tinggi dan menghilangkan kesalahan dalam pengukuran lama.

10. Produksi Induk Grating

Kisi-kisi difraksi optik adalah alat yang umum digunakan untuk mengukur panjang gelombang cahaya, yang terdiri dari sejumlah elemen difraksi dengan jarak teratur - yaitu celah dan bubungan - yang secara bergantian dapat memengaruhi fase dan amplitudo cahaya yang datang. Contoh praktis kisi-kisi adalah penggunaannya dalam spektrometer. Celah pintu masuk terletak di bidang fokus lensa, memungkinkan setiap cahaya masuk melewatinya dan menjadi paralel. Cahaya kemudian menumbuk kisi-kisi sehingga cahaya yang datang terdispersi menjadi panjang gelombang penyusunnya, dan distribusi intensitasnya dapat diamati secara langsung atau direkam oleh fotometer.

Kisi-kisi dapat diatur dalam mode transmisi atau refleksi dan banyak digunakan dalam berbagai sistem laser yang berbeda. Kisi-kisi ini dipasang di dalam dan di luar resonator untuk pemilihan panjang gelombang, pemisahan berkas, pembentukan berkas, dan polarisasi. Kisi-kisi laser berkinerja tinggi dicirikan oleh ambang kerusakannya pada panjang gelombang tertentu, serta lebar pulsanya yang tinggi, tingkat pengulangan, dan efisiensi difraksi dalam arah polarisasi.

Proses litografi holografik dan interferensi umum dalam produksi kisi, meskipun kisi spektral berkualitas tinggi hanya dapat diperoleh dengan memperkenalkan lapisan resolusi tinggi dan laser gelombang pendek. Kisi dapat dibuat dengan menggambar bidang interferensi laser halus pada lapisan lithoresis, di mana gelombang interferensi dapat dihasilkan oleh pemisahan amplitudo dari muka gelombang atau sinar laser yang koheren - paling sering laser dalam operasi mode tunggal.

Efisiensi dan kualitas keseluruhan kisi yang dibuat dengan cara ini bergantung pada beberapa karakteristik sumber cahaya yang digunakan, seperti panjang gelombang dan polarisasi, dan parameter berikut harus diperhitungkan saat mempertimbangkan laser yang sesuai untuk produksi master kisi:

Daya tinggi: Waktu pemaparan yang lebih pendek biasanya diperlukan karena hal ini mengurangi pengaruh eksternal yang merusak seperti getaran. Oleh karena itu, intensitas cahaya yang lebih tinggi lebih disukai.

Stabilitas daya: Fluktuasi dalam daya keluaran selama proses produksi dapat memperkuat interferogram, yang mengakibatkan ketidakakuratan. Oleh karena itu, daya output ultra-stabil dan noise daya yang tidak terdeteksi sangat penting untuk memastikan kualitas disk induk grating.

Kualitas balok: Kualitas balok yang sangat baik dan stabilitas penunjuk juga merupakan parameter utama untuk memastikan analisis yang konsisten dan akurat.

11. Hamburan Brillouin

Efek Brillouin adalah hamburan inelastis yang disebabkan oleh interaksi parametrik foton dengan fonon termal, seperti yang ditemukan dalam spektroskopi Raman, meskipun di sini disebabkan oleh interaksi cahaya dengan fonon yang bergetar dalam rentang akustik; Sering disebut gelombang suara. Fluktuasi termal dinamis ini dapat menyebabkan perubahan konstanta dielektrik dan indeks bias bahan pembawa, menghasilkan efek hamburan inelastis yang lemah saat foton melewatinya. Interaksi inelastis ini menyebabkan perubahan frekuensi dalam cahaya datang, sebanding dengan kecepatan relatif fonon, menghasilkan perubahan energi atau pergeseran Stokes, yang beberapa kali lipat lebih kecil daripada pergeseran Raman karena perbandingan antara kecepatan suara dan kecepatan cahaya.

Di Raman, pergeseran Stokes ini terkait dengan interaksi vibrasi dan rotasi spesifik pada tingkat molekuler, sedangkan pergeseran Brillouin adalah hasil interaksi frekuensi rendah makroskopis dengan media curah, di mana efek nonlinier paling sering disebabkan oleh penyempitan listrik. Pergeseran stokes ini juga dapat disebabkan oleh perubahan struktur muatan (polaron) atau osilasi magnetnya (magneton). Foton dapat kehilangan energi, menyebabkan pergerakan menuju panjang gelombang yang lebih panjang, atau memperoleh energi, menyebabkan panjang gelombang lebih pendek (anti-Stokes).

Pada daya laser rendah, efek Brillouin ini dapat terjadi secara spontan, tetapi pada intensitas daya yang lebih tinggi, efek ini dapat langsung dieksitasi oleh foton tereksitasi, yang disebut hamburan Brillouin terstimulasi (SBS). SBS menyebabkan gelombang suara dihasilkan dalam bahan pembawa, merambat ke arah yang sama dengan berkas datang, dan foton yang tersebar dan bergerak dipantulkan atau dipantulkan kembali ke arah berkas datang. Hamburan ini dapat dianalisis untuk menentukan berbagai sifat elastis film dan sampel submikron, serta sifat permukaan bahan curah, dan digunakan untuk berbagai aplikasi; Contohnya termasuk geologi, biologi dan ilmu kehidupan, minyak dan gas, telekomunikasi, dan banyak lagi. Misalnya, efek pantulan balik terstimulasi inilah yang membatasi total daya optik yang dapat disuntikkan ke dalam serat. Efek ini juga banyak digunakan dalam konjugasi fase optik, di mana cermin konjugasi fase (PCM) digunakan untuk memperbaiki distorsi termal dalam kristal laser dan menghasilkan lebih banyak bentuk berkas Gaussian.

Karena efek hamburan sangat lemah dan pergeseran Stokes hanya beberapa pikometer, laser eksitasi yang digunakan sangat penting. Laser harus memiliki lebar garis yang sangat sempit dan panjang koherensi yang panjang untuk memastikan bahwa hasil efek hamburan Brillouin diamati dengan jelas dengan resolusi dan rasio signal-to-noise yang baik.

12. Interferometri

Interferometri mengacu pada teknik luas yang bergantung pada superposisi dua jalur cahaya yang koheren, paling sering dipisahkan dari satu sumber cahaya, untuk membentuk pola interferensi. Interferensi ini disebabkan oleh perbedaan jalur antara dua sinar, jalur cahaya referensi, dan jalur cahaya sampel insiden, yang menghasilkan perubahan terukur pada pola pinggiran. Teknik pengukuran ini dapat digunakan untuk berbagai aplikasi yang berbeda - mulai dari pengukuran jarak atau permukaan sederhana hingga struktur dan tegangan, hingga pengukuran gelombang gravitasi.

Secara teori, pengaturan eksperimental tipikal sangat sederhana. Laser koheren yang sangat stabil dibagi menjadi dua untuk menghasilkan sinar yang terpisah dan identik. Salah satunya adalah lengan referensi dengan jalur tetap, sementara yang lain membentuk berkas insiden bergerak dari sampel. Awalnya, dua berkas cahaya berada dalam fase terpisah dari sumber koheren yang sama. Jika kedua jalur memiliki panjang yang sama, keduanya masih dalam fase saat mencapai detektor. Namun, sedikit penyimpangan di jalur berkas sampel mengubah fasanya sehubungan dengan berkas referensi dan dengan demikian menciptakan penyimpangan terkait dalam pola interferensi. Penyimpangan dalam pola interferensi ini adalah keluaran yang dapat diukur.

Beberapa faktor yang perlu dipertimbangkan saat memilih sumber cahaya yang tepat untuk interferometri:

Pertama, sumber cahaya memerlukan stabilitas hiperspektral untuk memastikan bahwa perubahan pola disebabkan oleh sampel dan bukan oleh efek laser. Panjang koherensi yang lebih panjang, dan karena itu lebar garis yang lebih sempit, sebagian akan menentukan resolusi pengukuran, sekaligus mempertimbangkan panjang gelombang yang digunakan.

Stabilitas pengarahan sinar tinggi memastikan pengukuran yang konsisten di lokasi sampel yang dipilih, sedangkan kualitas sinar tinggi mengurangi kerumitan yang dapat muncul saat menganalisis hasil pengukuran.

Terakhir, penting untuk mempertimbangkan tingkat daya yang tersedia dibandingkan dengan ukuran sampel, karena daya yang lebih tinggi dapat mencitrakan area yang lebih luas.

Kontak informasi:

Jika Anda punya ide, jangan ragu untuk berbicara dengan kami. Di mana pun pelanggan kami berada dan apa persyaratan kami, kami akan mengikuti tujuan kami untuk menyediakan pelanggan kami dengan kualitas tinggi, harga rendah, dan layanan terbaik.