Hírek - Miért használjuk az Nd: YAG kristályt erősítési közegként a DPSS lézerben?

Iratkozzon fel közösségi médiánkra az azonnali bejegyzésekért

Mi az a Laser Gain Medium?

A lézeres erősítő közeg olyan anyag, amely stimulált emisszióval erősíti a fényt. Amikor a közeg atomjait vagy molekuláit magasabb energiaszintre gerjesztik, bizonyos hullámhosszú fotonokat bocsáthatnak ki, amikor visszatérnek alacsonyabb energiájú állapotba. Ez a folyamat felerősíti a közegen áthaladó fényt, ami alapvető a lézeres működéshez.

[Kapcsolódó blog:A lézer legfontosabb elemei]

Mi a szokásos nyereségközeg?

Az erősítési közeg változtatható, beleértvegázok, folyadékok (festékek), szilárd anyagok(ritkaföldfém- vagy átmenetifém-ionokkal adalékolt kristályok vagy üvegek), és félvezetők.Szilárdtest lézerekpéldául gyakran használnak olyan kristályokat, mint az Nd: YAG (Neodímiummal adalékolt ittrium-alumínium gránát) vagy ritkaföldfém elemekkel adalékolt üvegeket. A festéklézerek oldószerekben oldott szerves festékeket, a gázlézerek pedig gázokat vagy gázkeverékeket használnak.

Lézerrudak (balról jobbra): Rubin, Alexandrit, Er:YAG, Nd:YAG

Az Nd (neodímium), Er (Erbium) és Yb (ytterbium) közötti különbségek, mint erősítő közegek

elsősorban az emissziós hullámhosszukra, energiaátviteli mechanizmusukra és alkalmazásaikra vonatkoznak, különösen az adalékolt lézeranyagok vonatkozásában.

Emissziós hullámhosszok:

- Er: Az erbium általában 1,55 µm-en bocsát ki, ami a szemnek biztonságos tartományban van, és rendkívül hasznos a távközlési alkalmazásokban az optikai szálak alacsony vesztesége miatt (Gong et al., 2016).

- Yb: Az itterbium gyakran körülbelül 1,0-1,1 µm-t bocsát ki, így sokféle alkalmazásra alkalmas, beleértve a nagy teljesítményű lézereket és erősítőket. Az Yb-t gyakran használják az Er szenzibilizátoraként, hogy növeljék az Er-adalékolt eszközök hatékonyságát azáltal, hogy energiát visznek át Yb-ről Erre.

- Nd: A neodímiummal adalékolt anyagok általában körülbelül 1,06 µm-t bocsátanak ki. Az Nd:YAG például híres a hatékonyságáról, és széles körben alkalmazzák mind ipari, mind orvosi lézerekben (Y. Chang et al., 2009).

Energiaátviteli mechanizmusok:

- Er és Yb együttes adalékolása: Az Er és Yb együttes adalékolása gazdaközegben előnyös az emisszió fokozása szempontjából az 1,5-1,6 µm tartományban. Az Yb hatékony Er-érzékenyítőként működik, mivel elnyeli a szivattyú fényét és energiát ad át Er-ionoknak, ami a távközlési sávban felerősített emisszióhoz vezet. Ez az energiaátvitel döntő fontosságú az Er-adalékolt szálerősítők (EDFA) működéséhez (DK Vysokikh et al., 2023).

- Nd: Az Nd-hez általában nincs szükség olyan érzékenyítőre, mint az Yb az Er-adalékolt rendszerekben. Az Nd hatékonysága a szivattyú fényének közvetlen elnyeléséből és az azt követő emisszióból ered, így ez egy egyszerű és hatékony lézererősítő közeg.

Alkalmazások:

- Ööö:Elsősorban a telekommunikációban használatos az 1,55 µm-es emissziója miatt, amely egybeesik a szilícium-dioxid optikai szálak minimális veszteségi ablakával. Az Er-adalékolt erősítési közegek kritikusak az optikai erősítők és lézerek számára a nagy távolságú száloptikai kommunikációs rendszerekben.

- Yb:Gyakran használják nagy teljesítményű alkalmazásokban, viszonylag egyszerű elektronikus szerkezete miatt, amely hatékony diódaszivattyúzást és nagy teljesítményt tesz lehetővé. Yb-adalékolt anyagokat is használnak az Er-adalékolt rendszerek teljesítményének fokozására.

- Nd: Az ipari vágástól és hegesztéstől az orvosi lézerekig sokféle alkalmazásra alkalmas. Az Nd:YAG lézereket különösen nagyra értékelik hatékonyságuk, teljesítményük és sokoldalúságuk miatt.

Miért választottuk az Nd:YAG-ot erősítési közegként a DPSS lézerben?

A DPSS lézer egy olyan lézertípus, amely félvezető lézerdiódával szivattyúzott szilárdtest-erősítő közeget (például Nd: YAG) használ. Ez a technológia kompakt, hatékony lézereket tesz lehetővé, amelyek kiváló minőségű nyalábokat képesek előállítani a látható-infravörös spektrumban. A részletes cikkhez érdemes lehet tekintélyes tudományos adatbázisokban vagy kiadókban keresni a DPSS lézertechnológiáról szóló átfogó áttekintéseket.

[Kapcsolódó termék:Dióda pumpás szilárdtest lézer]

Az Nd:YAG-ot gyakran használják erősítő közegként a félvezető-szivattyús lézermodulokban, több okból is, amint azt különböző tanulmányok is kiemelték:

1.High Hatékonyság és Teljesítmény: A dióda oldalsó szivattyúzású Nd:YAG lézermodul tervezése és szimulációi jelentős hatékonyságot mutattak, a diódaoldali pumpás Nd:YAG lézer maximális átlagos teljesítménye 220 W, miközben az impulzusonkénti energiát széles frekvenciatartományban állandó szinten tartja. Ez jelzi az Nd:YAG lézerek nagy hatékonyságát és nagy teljesítményének lehetőségét diódákkal szivattyúzva (Lera et al., 2016).
2. Működési rugalmasság és megbízhatóság: Az Nd:YAG kerámiákról kimutatták, hogy hatékonyan működnek különböző hullámhosszokon, beleértve a szembiztos hullámhosszokat is, és magas optikai-optikai hatásfokkal. Ez bizonyítja az Nd:YAG sokoldalúságát és megbízhatóságát, mint erősítő közeget különböző lézeres alkalmazásokban (Zhang et al., 2013).
3. Hosszú élettartam és a gerenda minősége: A rendkívül hatékony, diódapumpás Nd:YAG lézerrel kapcsolatos kutatások hangsúlyozták annak hosszú élettartamát és egyenletes teljesítményét, jelezve, hogy az Nd:YAG alkalmas olyan alkalmazásokhoz, amelyek tartós és megbízható lézerforrásokat igényelnek. A tanulmány kiterjesztett működésről számolt be, több mint 4,8 x 10^9 felvétellel optikai károsodás nélkül, kiváló sugárminőség megőrzésével (Coyle et al., 2004).
4. Rendkívül hatékony, folyamatos hullámú működés:Tanulmányok kimutatták az Nd:YAG lézerek rendkívül hatékony folytonos hullámú (CW) működését, kiemelve hatékonyságukat a diódapumpás lézerrendszerekben. Ez magában foglalja a magas optikai konverziós és lejtős hatékonyság elérését, ami tovább bizonyítja, hogy az Nd:YAG alkalmas nagy hatásfokú lézeres alkalmazásokhoz (Zhu et al., 2013).

A nagy hatékonyság, a teljesítmény, a működési rugalmasság, a megbízhatóság, a hosszú élettartam és a kiváló sugárminőség kombinációja az Nd:YAG-ot előnyben részesített erősítési közeggé teszi a félvezető-szivattyús lézermodulokban számos alkalmazáshoz.

Referencia

Chang, Y., Su, K., Chang, H. és Chen, Y. (2009). Kompakt, hatékony Q-kapcsolt szembiztos lézer 1525 nm-en, kétvégű diffúziós kötésű Nd:YVO4 kristállyal, mint ön-Raman közeg. Optics Express, 17(6), 4330-4335.

Gong, G., Chen, Y., Lin, Y., Huang, J., Gong, X., Luo, Z. és Huang, Y. (2016). Az Er:Yb:KGd(PO3)_4 kristály növekedési és spektroszkópiai tulajdonságai ígéretes 155 µm-es lézererősítő közegként. Optical Materials Express, 6, 3518-3526.

Vysokikh, DK, Bazakutsa, A., Dorofeenko, AV, & Butov, O. (2023). Er/Yb erősítőközeg kísérleti alapú modellje szálerősítőkhöz és lézerekhez. Az Amerikai Optikai Társaság folyóirata B.

Lera, R., Valle-Brozas, F., Torres-Peiró, S., Ruiz-de-la-Cruz, A., Galán, M., Bellido, P., Seimetz, M., Benlloch, J., & Roso, L. (2016). Diódaoldali pumpás QCW Nd:YAG lézer erősítési profiljának és teljesítményének szimulációi. Alkalmazott Optika, 55(33), 9573-9576.

Zhang, H., Chen, X., Wang, Q., Zhang, X., Chang, J., Gao, L., Shen, H., Cong, Z., Liu, Z., Tao, X., & Li, P. (2013). Nagy hatékonyságú Nd:YAG kerámia szembiztos lézer, amely 1442,8 nm-en működik. Optics Letters, 38(16), 3075-3077.

Coyle, DB, Kay, R., Stysley, P. és Poulios, D. (2004). Hatékony, megbízható, hosszú élettartamú, diódapumpás Nd:YAG lézer űralapú vegetáció topográfiai magasságméréshez. Alkalmazott Optika, 43(27), 5236-5242.

Zhu, HY, Xu, CW, Zhang, J., Tang, D., Luo, D. és Duan, Y. (2013). Rendkívül hatékony, folyamatos hullámú Nd:YAG kerámialézerek 946 nm-en. Lézerfizikai levelek, 10.

Jogi nyilatkozat:

Ezúton kijelentjük, hogy a weboldalunkon megjelenített képek egy része az internetről és a Wikipédiáról gyűjtött, oktatás és információmegosztás elősegítése céljából. Tiszteletben tartjuk minden alkotó szellemi tulajdonjogát. Ezeknek a képeknek a felhasználása nem kereskedelmi haszonszerzésre szolgál.
Ha úgy gondolja, hogy a felhasznált tartalom sérti az Ön szerzői jogait, kérjük, lépjen kapcsolatba velünk. Több mint hajlandóak vagyunk megtenni a megfelelő intézkedéseket, beleértve a képek eltávolítását vagy a megfelelő forrásmegjelölést, hogy biztosítsuk a szellemi tulajdonra vonatkozó törvények és előírások betartását. Célunk egy tartalomban gazdag, tisztességes és mások szellemi tulajdonjogait tiszteletben tartó platform fenntartása.
Kérjük, vegye fel velünk a kapcsolatot az alábbi e-mail címen:sales@lumispot.cn. Elkötelezzük magunkat, hogy azonnali lépéseket teszünk, ha bármilyen értesítést kapunk, és 100%-os együttműködést garantálunk az ilyen problémák megoldásában.

Tartalomjegyzék: