UV 손상 위험으로부터 레이저 광학을 보호하는 방법은 무엇입니까?
Sep 27, 2023
레이저 광학은 상업용, 산업용, 의료용, 과학용 레이저를 포함한 다양한 유형의 레이저의 중요한 구성 요소입니다. 그러나 UV 레이저 광학 장치는 레이저 유발 오염(LIC)과 UV 피로라는 두 가지 주요 이유로 인해 사용 수명이 제한되는 경우가 많습니다. LIC는 광학 표면에 원치 않는 물질이 침착되어 발생하는 반면, UV 피로는 축적된 물질로 인해 발생합니다. UV 광선에 노출되면 광학 장치가 손상될 수 있습니다. 시간이 지남에 따라 이러한 두 가지 손상 과정으로 인해 광학 장치의 성능이 저하됩니다.
레이저 유발 오염(LIC)이란 무엇입니까?
UV 레이저가 시스템의 입자, 수증기, 유기물 및 기타 오염 물질과 상호 작용하면 광학 구성 요소가 오염될 수 있습니다. 이러한 오염 물질은 주변 공기, 광기계 장비 및 시스템의 기타 재료에서 발생할 수 있습니다. 건조 질소 환기와 같은 완화 방법이 도움이 되지만 여전히 LIC로 이어질 수 있습니다. 입자상 물질이 쌓이면 빛의 경로가 차단되고 구성 요소의 기능이 저하되며 광학 장치의 레이저 손상 임계값이 낮아질 수 있습니다.
열전도율이 낮기 때문에 광학 표면에 결로 현상이 자주 발생합니다. 이렇게 응축된 물 분자는 레이저 및 표면 물질과 상호 작용하여 LIC를 시작할 수 있습니다. 또한 가스 방출 및 기타 공기 중 분자 오염 물질로 인해 광학 표면에 탄소 기반 침전물이 형성되는 경우가 많습니다. LIC의 나무 같은 성장은 그림 1에서 볼 수 있습니다.
자외선 피로란 무엇입니까?
환경적으로 유도된 LIC 외에도 코팅 및 기판에 사용되는 재료는 광원 강도가 레이저 유도 손상 임계값(LIDT)보다 낮더라도 광학적 피로 과정으로 인해 시간이 지남에 따라 열화되기 쉽습니다.
UV 피로의 개념은 책을 제본하는 것에 비유될 수 있습니다. 가벼운 사용에도 마모가 발생할 수 있습니다. Edmund Optics에서 실시한 UV 피로 실험에서는 진공과 같은 특정 조건에서 UV 레이저 노출이 UV 피로 효과를 유발할 수 있음을 보여주었습니다. LIC와 UV 피로의 차이점은 LIC는 누적 과정이고 피로는 빛에 대한 손상이라는 점입니다. 재료가 변색되거나 재료가 제거될 수도 있는 기타 본질적인 변화가 발생합니다.
심각한 광학 성능 저하의 조건과 메커니즘을 결정하는 두 가지 현상은 단펄스 레이저 범위의 단일 펄스 손상 임계값보다 낮습니다.
첫 번째 메커니즘은 굴절률의 변화를 기반으로 하여 광학 요소의 국부적 광 강도를 증가시키는 렌즈 효과를 생성합니다.
두 번째 메커니즘은 자체 트랩된 엑시톤의 형성을 통해 광유도 결함을 형성하여 흡수 중심이 축적되고 광학 효율이 손실되는 것입니다.
가시광선 및 적외선 파장의 레이저에서는 정도는 작지만 LIC와 광학 피로가 모두 발생할 수 있습니다. 그러나 UV 광자의 높은 에너지로 인해 이 스펙트럼 범위에서 방출되는 시스템에서 이러한 효과가 더 흔하게 발생합니다.
UV 손상 위험으로부터 레이저 광학을 보호하는 방법은 무엇입니까?
UV 손상으로부터 레이저 광학을 보호하는 한 가지 방법은 보호 코팅을 사용하는 것입니다. 이 코팅은 UV 방사선의 침투를 차단하고 유해한 영향으로부터 보호하도록 설계되었습니다. 가장 널리 사용되는 코팅에는 반사 방지 코팅(렌즈에 도달하는 UV 방사선의 양을 줄임)과 자외선 방지 코팅(UV 방사선을 완전히 차단)이 포함됩니다.
레이저 광학 장치를 UV 손상으로부터 보호하는 또 다른 방법은 올바르게 보관하는 것입니다. 렌즈를 사용하지 않을 때는 UV 방사선을 피해 어두운 환경에 보관해야 합니다. 또한 렌즈는 시간이 지남에 따라 손상을 일으킬 수 있는 잔해나 습기가 없는 깨끗하고 건조한 곳에 보관해야 합니다.
레이저 광학 장치를 양호한 상태로 유지하고 UV 손상으로부터 보호하려면 정기적인 청소도 중요합니다. 올바른 청소 방법은 부드러운 천이나 브러시를 사용하여 렌즈에서 먼지나 이물질을 제거한 다음 순한 세척액으로 부드럽게 씻어내는 것입니다. 복구할 수 없는 손상을 일으킬 수 있는 강한 화학 물질이나 용제에 렌즈가 노출되지 않도록 하는 것이 중요합니다.
요약하면, 레이저 광학 장치를 UV 손상으로부터 보호하는 것은 성능을 유지하고 서비스 수명을 연장하는 데 중요합니다. 보호 코팅, 적절한 보관 및 정기적인 청소를 통해 레이저 광학 장치는 향후 몇 년간 최고의 상태를 유지할 수 있습니다.
