Hírek - Miért használunk Nd:YAG kristályt erősítőközegként a DPSS lézerben?

Iratkozzon fel közösségi oldalainkra az azonnali posztokért

Mi az a lézeres erősítésű közeg?

A lézeres erősítőközeg olyan anyag, amely indukált emisszióval erősíti a fényt. Amikor a közeg atomjai vagy molekulái magasabb energiaszintre gerjesztődnek, egy alacsonyabb energiaszintre való visszatéréskor egy adott hullámhosszú fotonokat bocsáthatnak ki. Ez a folyamat felerősíti a közegen áthaladó fényt, ami alapvető fontosságú a lézer működéséhez.

[Kapcsolódó blogbejegyzés:A lézer főbb alkotóelemei]

Mi a szokásos erősítési közeg?

Az erősítési közeg változhat, beleértvegázok, folyadékok (színezékek), 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 ritkaföldfémekkel adalékolt üvegeket. A festéklézerek oldószerekben oldott szerves festékeket, míg a gázlézerek gázokat vagy gázkeverékeket hasznosítanak.

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

Az Nd (neodímium), Er (erbium) és Yb (itterbium) közötti különbségek erősítő közegként

elsősorban az emissziós hullámhosszaikra, az energiaátadási mechanizmusaikra és az alkalmazásaikra vonatkoznak, különösen adalékolt lézeranyagok összefüggésében.

Emissziós hullámhosszak:

- Er: Az erbium jellemzően 1,55 µm hullámhosszon bocsát ki, ami a szem számára biztonságos tartományban van, és az optikai szálakban tapasztalható alacsony veszteség miatt rendkívül hasznos telekommunikációs alkalmazásokban (Gong et al., 2016).

- Yb: Az itterbium gyakran 1,0–1,1 µm körüli sugárzást bocsát ki, így széles körben alkalmazható, beleértve a nagy teljesítményű lézereket és erősítőket. Az Yb-t gyakran használják az Er szenzibilizátoraként, hogy növeljék az Er-vel adalékolt eszközök hatékonyságát azáltal, hogy energiát visznek át az Yb-ről az Er-re.

- Nd: A neodímiummal adalékolt anyagok jellemzően körülbelül 1,06 µm-es sugárzást bocsátanak ki. Az Nd:YAG például hatékonyságáról ismert, és széles körben használják mind ipari, mind orvosi lézerekben (Y. Chang et al., 2009).

Energiaátadási mechanizmusok:

- Er és Yb együttes adalékolás: Az Er és Yb együttes adalékolása a gazdaközegben előnyös az emisszió fokozása szempontjából az 1,5-1,6 µm tartományban. Az Yb hatékony szenzibilizátorként működik az Er számára azáltal, hogy elnyeli a pumpfényt és energiát továbbít az Er ionoknak, ami erősített emisszióhoz vezet a telekommunikációs sávban. Ez az energiaátadás kulcsfontosságú az Er-vel adalékolt száloptikai erősítők (EDFA) működéséhez (DK Vysokikh et al., 2023).

- Nd: Az Er-dalékolt rendszerekben az Nd általában nem igényel szenzibilizátort, mint az Yb. Az Nd hatékonysága a pumpfény közvetlen elnyeléséből és az azt követő emisszióból származik, így egyszerű és hatékony lézererősítő közegként működik.

Alkalmazások:

- Ööö:Elsősorban a telekommunikációban használják 1,55 µm-es emissziója miatt, amely egybeesik a szilícium-dioxid optikai szálak minimális veszteségi ablakával. Az Er-dalékolt erősítőközegek kritikus fontosságúak az optikai erősítők és lézerek számára a nagy távolságú optikai szálas kommunikációs rendszerekben.

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

- ÉdSzéles körben alkalmazható, az ipari vágástól és hegesztéstől az orvosi lézerekig. Az Nd:YAG lézerek különösen értékesek a hatékonyságuk, teljesítményük és sokoldalúságuk miatt.

Miért választottuk az Nd:YAG-t erősítőközegként a DPSS lézerben?

A DPSS lézer egy olyan lézertípus, amely egy félvezető lézerdióda által pumpált szilárdtest erősítő közeget (például Nd:YAG) használ. Ez a technológia lehetővé teszi a kompakt, hatékony lézerek használatát, amelyek kiváló minőségű nyalábokat képesek előállítani a látható és az infravörös spektrumban. Részletesebb cikkekért érdemes lehet megbízható tudományos adatbázisokban vagy kiadóknál átfogó áttekintést találni a DPSS lézertechnológiáról.

[Kapcsolódó termék:Diódával pumpált szilárdtest lézer]

Az Nd:YAG-t gyakran használják erősítőközegként félvezetővel pumpált lézermodulokban számos okból, amint azt számos tanulmány kiemeli:

1. Nagy hatékonyság és teljesítményEgy diódás oldalról pumpált Nd:YAG lézermodul tervezése és szimulációi jelentős hatékonyságot mutattak, a diódás oldalról pumpált Nd:YAG lézer maximális átlagos teljesítménye 220 W volt, miközben impulzusonként állandó energiát tartott fenn széles frekvenciatartományban. Ez a Nd:YAG lézerek magas hatékonyságát és nagy teljesítményleadási potenciálját jelzi diódákkal pumpálva (Lera et al., 2016).
2. Működési rugalmasság és megbízhatóságAz Nd:YAG kerámiákról kimutatták, hogy hatékonyan működnek különböző hullámhosszakon, beleértve a szem számára biztonságos hullámhosszakat is, magas optikai-optikai hatásfokkal. Ez igazolja az Nd:YAG sokoldalúságát és megbízhatóságát erősítő közegként a különböző lézeralkalmazásokban (Zhang et al., 2013).
3. Hosszú élettartam és nyalábminőségEgy nagy hatékonyságú, diódapumpálású Nd:YAG lézerrel végzett kutatás hangsúlyozta a lézer hosszú élettartamát és állandó teljesítményét, jelezve az Nd:YAG alkalmasságát a tartós és megbízható lézerforrásokat igénylő alkalmazásokhoz. A tanulmány több mint 4,8 x 10^9 felvétel elkészítését lehetővé tevő hosszabb üzemről számolt be optikai károsodás nélkül, kiváló nyalábminőség fenntartásával (Coyle et al., 2004).
4. Nagy hatékonyságú folyamatos hullámú működés:Tanulmányok igazolták az Nd:YAG lézerek rendkívül hatékony folytonos hullámú (CW) működését, kiemelve hatékonyságukat erősítő közegként a diódapumpált lézerrendszerekben. Ez magában foglalja a magas optikai konverziós hatásfok és a meredekség-hatékonyság elérését, ami tovább bizonyítja az Nd:YAG alkalmasságát nagy hatékonyságú lézeralkalmazásokhoz (Zhu et al., 2013).

A nagy hatásfok, a teljesítmény, a működési rugalmasság, a megbízhatóság, a hosszú élettartam és a kiváló nyalábminőség kombinációja teszi az Nd:YAG-ot előnyben részesített erősítőközeggé a félvezetővel pumpált lézermodulokban széles körű alkalmazásokhoz.

Referencia

Chang, Y., Su, K., Chang, H. és Chen, Y. (2009). Kompakt, hatékony, Q-kapcsolású, szembarát lézer 1525 nm-en, kétoldali diffúziós kötésű Nd:YVO4 kristállyal, mint ön-Raman közeggel. 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 növekedése és spektroszkópiai tulajdonságai, mint ígéretes 155 µm-es lézererősítő közeg. Optical Materials Express, 6, 3518-3526.

Vysokikh, DK, Bazakutsa, A., Dorofeenko, AV és Butov, O. (2023). Er/Yb erősítőközeg kísérleti modellje száloptikai erősítőkhöz és lézerekhez. Journal of the Optical Society of America 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., és Li, P. (2013). Nagy hatékonyságú, szembarát Nd:YAG kerámia lézer, amely 1442,8 nm hullámhosszon 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 űrbe telepített növényzet topográfiai magasságméréséhez. Applied Optics, 43(27), 5236-5242.

Zhu, HY, Xu, CW, Zhang, J., Tang, D., Luo, D. és Duan, Y. (2013). Nagy hatékonyságú, folytonos hullámú Nd:YAG kerámia lézerek 946 nm-en. Laser Physics Letters, 10.

Jogi nyilatkozat:

Ezennel kijelentjük, hogy a weboldalunkon megjelenített képek egy részét az internetről és a Wikipédiáról gyűjtöttük össze, azzal a céllal, hogy elősegítsük az oktatást és az információmegosztást. Tiszteletben tartjuk minden alkotó szellemi tulajdonjogait. Ezen képek felhasználása nem kereskedelmi célú.
Ha úgy gondolod, hogy a felhasznált tartalom bármelyike sérti a szerzői jogaidat, kérjük, vedd fel velünk a kapcsolatot. Készek vagyunk megtenni a megfelelő intézkedéseket, beleértve a képek eltávolítását vagy a forrásmegjelölés megfelelő feltüntetését, hogy biztosítsuk a szellemi tulajdonjogokra vonatkozó törvények és szabályozások betartását. Célunk egy olyan platform fenntartása, amely gazdag tartalommal rendelkezik, tisztességes és tiszteletben tartja mások szellemi tulajdonjogait.
Kérjük, vegye fel velünk a kapcsolatot a következő e-mail címen:sales@lumispot.cnKötelezettséget vállalunk arra, hogy azonnal intézkedünk bármilyen értesítés kézhezvételekor, és 100%-os együttműködést garantálunk az ilyen problémák megoldásában.

Tartalomjegyzék: