Razvrstitev ultravijoličnih laserjev

Polprevodniški ultravijolični laser
Polprevodniške ultravijolične laserje lahko razdelimo na ultravijolične laserje s črpanjem ksenonske žarnice, ultravijolične laserje s črpanjem kriptonske žarnice in nove vrste polprevodniških laserjev s črpanjem laserske diode glede na njihove metode črpanja. Polprevodniški ultravijolični laserji imajo na splošno nizko učinkovitost fotoelektrične pretvorbe, medtem ko imajo vsi polprevodniški ultravijolični laserji LD značilnosti, kot so visoka učinkovitost, visoka stopnja ponavljanja, zanesljivo delovanje, majhnost, dobra kakovost žarka in stabilna moč.
Zaradi visoke energije ultravijoličnih fotonov je težko ustvariti določeno količino neprekinjenega ultravijoličnega laserja visoke moči prek zunanjih virov vzbujanja. Zato je realizacija ultravijoličnega laserja z zveznimi valovi na splošno dosežena z uporabo metode pretvorbe frekvence nelinearnega učinka kristalnih materialov. Na splošno obstajata dve metodi za generiranje spektralnih linij ultravijoličnega laserja v popolnoma trdnem stanju. Ena je neposredna izvedba intrakavitetne ali intrakavitetne 3. ali 4. harmonične generacije na infrardečem popolnoma trdnem laserju za pridobitev ultravijoličnih laserskih spektralnih linij; Drugi je, da najprej uporabimo tehnologijo podvajanja frekvence, da dobimo drugi harmonik, nato pa uporabimo tehnologijo vsote frekvenc, da dobimo ultravijolične laserske spektralne črte. Prva metoda ima majhen efektivni nelinearni koeficient in nizko učinkovitost pretvorbe, medtem ko ima druga metoda veliko večjo učinkovitost pretvorbe zaradi uporabe kvadratne nelinearne polarizabilnosti. Podvojitev kristalne frekvence lahko doseže neprekinjen ultravijolični laser, njegova oblika žarka pa je Gaussova, zato je točka krožna, energija pa se postopoma zmanjšuje od središča do roba. Zaradi kratke valovne dolžine in omejitev kakovosti žarka je žarek mogoče fokusirati v območju 10 mikrometrov.
Plinski ultravijolični laser
Plinski laserji vključujejo excimer laserje, ki delujejo na pulzni način, ionske laserje, ki delujejo na neprekinjen način, helij-kadmijeve laserje in ultravijolične laserje s kovinsko paro. Valovna dolžina plinskega ultravijoličnega laserja je odvisna od vrste uporabljene mešanice plinov.
Excimer laser je vrsta impulznega laserja, ki proizvaja nepravokoten žarek s približno enakomernim prerezom žarka in strmimi robovi točk. Njegov izhod je mogoče ustvariti s tehnologijo maske za ustvarjanje različnih geometrijskih oblik lis ali holografijo za ustvarjanje specifičnih vzorcev energije žarka. Generiranje excimer laserja lahko razdelimo na tri procese: proces vzbujanja laserskega plina, reakcijski proces generiranja excimerja in proces disociacije excimerja. Metode vzbujanja vključujejo vzbujanje z elektronskim žarkom, vzbujanje z razelektritvijo, vzbujanje s svetlobo, mikrovalovno vzbujanje in vzbujanje s protonskim žarkom. Različne aktivne snovi proizvajajo excimer laserje različnih valovnih dolžin, običajno v ultravijoličnem, daljnem ultravijoličnem in vakuumskem ultravijoličnem pasu. Excimer laserji so nova generacija laserjev po laserjih z ogljikovim dioksidom in YAG laserjih. Ultravijolični kratkoimpulzni laser, ki ga oddaja, ima prednosti dolge valovne dolžine in visoke fotonske energije. Običajno uporabljeni excimer laserji vključujejo ArF, KrCl, KrF itd. Frekvenca laserskega impulza je običajno med 10-100Hz, nekatere posebne aplikacije pa lahko dosežejo 1000Hz. Povprečna moč je na splošno med 10-100 W, širina impulza pa je na splošno v območju ns.
Ultravijolični laser s kovinsko paro se v glavnem nanaša na ultravijolični laser z bakrovo paro, ki proizvaja svetlobo z valovno dolžino 511 nm in 578 nm. Z uporabo mešanja in podvajanja je mogoče ustvariti ultravijolično sevanje z valovno dolžino 255 nm, 271 nm in 289 nm. Porazdelitev laserskega žarka sledi Gaussovi porazdelitvi.
Pomembne težave pri uporabi plinskih laserjev so velik odtis opreme, omejena zanesljivost, kratka življenjska doba, visoka poraba energije in visoki stroški. Poleg tega je kakovost laserskega žarka excimer slaba in izguba maske velika. Pomanjkljivost ionskih laserjev in helij-kadmijevih laserjev je slaba stabilnost smeri žarka.
Polprevodniška laserska dioda
Od srede-1980 20. stoletja sta razvoj tehnologije izdelave polprevodnikov in njena integracija z lasersko tehnologijo povzročila polprevodniške laserske diode. Tovrstni laserski viri, ki združujejo lastnosti polprevodnika in laserja, imajo višjo konično moč in manjšo porabo energije, njihova emisijska impulzna širina pa je tudi ozka. Ne zahtevajo temperaturne in optične kompenzacije in imajo očitne prednosti pred tradicionalnimi emisijskimi viri svetlobe. Postali so ključna usmeritev za razvoj AlGaN v srednjem ultravijoličnem pasu. Ker je učinkovitost vzbujanja ultravijoličnega sevanja v tem pasu najvišja, njegova izhodna učinkovitost pa je tudi relativno visoka.
Da bi bili viri ultravijoličnega sevanja bolj praktični, je ena od smeri razvoja polprevodniških ultravijoličnih diod znatno zmanjšanje količine in porabe energije obstoječih ultravijoličnih laserjev in njihovih napajalnikov. Druga usmeritev je razvoj svetlečih diod z emisijsko valovno dolžino 280 nm in porabo energije manj kot 10 mW ter laserskih diod z emisijsko valovno dolžino 340 nm in porabo energije manj kot 25 mW.