Zelené a UV lasery

Když v 17. století Isaac Newton ukázal, že bílé sluneční světlo je možné skleněným hranolem rozložit na světelné spektrum, pochopil, že bílé světlo se, jednoduše řečeno, ve skutečnosti skládá z mnoha různobarevných světel. Zřejmě ani on v tu chvíli netušil, že otvírá cestu i k vynálezu laseru. Dnes s námi můžete skulinkou nahlédnout do tajuplné kuchyně poznávání světla, ve které vznikají i jiné typy laserů, než zatím znáte z naší nabídky.

Elektromagnetické vlnění v rozsahu od 380 nm do 780 nm vidíme jako barvy, od fialové s nejkratší vlnovou délkou až po červenou s nejdelší vlnovou délkou. Vedle viditelného světla se nachází ultrafialové záření (UV), směrem do kratších vlnových délek, a infračervené záření (IR), směrem do delších délek. Přestože lidé nevidí IR, mohou blízké IR (NIR – Near Infra Red) cítit jako teplo svými receptory v pokožce. Ultrafialové světlo se zase na člověku projeví zvýšením pigmentace pokožky, opálením.

Tabulka uvádí přehled vlnových délek vyzařovaných nejpoužívanějšími aktivními prostředími. Najdeme v ní zdroje záření infračerveného (vlnová délka větší než cca 780 nm), viditelného, ale i ultrafialového (vlnová délka menší než cca 380 nm).

Zelený laser

Zelené světlo vzniká jako sekundární, druhá harmonická generace v laserech na vlnové délce 1064 nm. Zelené lasery na druhé harmonické tedy pracují ve viditelném spektru na vlnové délce 532 nm (polovina základní frekvence na vlnové délce 1064 nm).

Tento laser je schopen velmi dobře značit a popisovat křemíkové destičky, tenké paměťové karty nebo integrované obvody a to bez poškození vnitřní struktury materiálu. Dále zelený laser velmi precizně značí plasty, měd i zlato. Ukazuje se, že většinu plastů, které jsou používány v automobilovém průmyslu, lze velmi kontrastně značit a popisovat právě zeleným laserovým světlem.
Důvody, pro které je využití laserového záření v zeleném frekvenčním rozsahu opravdu výhodné:

• možnost značení plastů, na které nepůsobí infračervená vlnová délka 1064 nm
• vysoký koeficient absorpce v polovodivých materiálech dělá z tohoto zdroje ideální řešení pro značení, vrtání a rytí plátů křemíku
• vyšší koeficient absorpce například v materiálu polovodiče použitého pro solární články umožňuje zeleným laserem realizovat fotoelektrické aplikace (odstranění tenkého filmu)
• snížený mechanický tlak na materiál má za následek menší tepelně ovlivněné pásmo ve srovnání s infračerveným laserem

UV laser

Princip laseru je velmi obdobný jako u zeleného laseru, jen využívá vlnovou délku 355 nm místo 532 nm. V podstatě jde o třetí harmonickou ze základního zdroje záření 1064 nm. Vlnová délka není již ve viditelném spektru, ale její poloha je velmi blízko viditelnému spektru: pro lidské oko začíná na 400 nm. Tento typ laseru může využívat jak kontinuální paprsek, tak i spínaný (Q-switched), s výkony pro značení v rozsahu od 3 W do 8 W.

Kratší vlnová délka dovoluje čistější a jemnější popis hlavně díky specifickému fototeplotnímu a fotochemickému procesu probíhajícímu při značení. Nemusí zde docházet k fenoménu hloubkové tepelné penetrace, umožňujícímu odstranění materiálu odpařením. Tyto lasery pak způsobují tzv. „studené značení“, jehož výsledkem je při většině aplikací mnohem lepší výsledný kontrast popisu. Na některých plastových materiálech nedochází vůbec k narušení povrchu. Studené značení tedy umožňuje popis zcela bez typické tepelné destrukce okolo značené oblasti a bez opálení okolí značení.

Výhodou je také nízké znečistění prostoru značení. Proto jsou lasery s ultrafialovým zářením používány často pro výrobu elektroniky v prostorách, kde je vyžadována dokonalá čistota.

Případné odstranění povrchu UV laserem může dosahovat pouze jednoho mikronu a je velmi přesně nastavitelné. To umožňuje precizní odstraňování vrstev například v elektronice, při výrobě čipů, pamětí a podobně.

UV lasery lze použít také na mikrovrtání, pokovování tenkým filmem, čištění povrchů či obnažování plastů, keramiky a kovu. Laser s ultrafialovým zdrojem záření se také používá na žíhání, dotování povrchu nebo i na fotochemické značení zahrnující změnu barvy. Mikrovrtáním se vyrábějí například tiskové hlavy inkoustových tiskáren, kde je požadavek extrémní přesnosti otvoru bez poškození okolního materiálu.