Aktualności - Dlaczego stosujemy kryształ Nd:YAG jako ośrodek wzmocnienia w laserze DPSS?

Subskrybuj nasze media społecznościowe, aby otrzymywać szybkie posty

Czym jest ośrodek wzmocnienia lasera?

Medium wzmocnienia lasera to materiał, który wzmacnia światło poprzez emisję wymuszoną. Gdy atomy lub cząsteczki medium są pobudzane do wyższych poziomów energii, mogą emitować fotony o określonej długości fali, powracając do niższego stanu energetycznego. Proces ten wzmacnia światło przechodzące przez medium, co jest podstawą działania lasera.

[Powiązany blog:Kluczowe elementy lasera]

Jaki jest typowy współczynnik wzmocnienia?

Medium wzmocnienia może być różne, w tym:gazy, płyny (barwniki), ciała stałe(kryształy lub szkła domieszkowane jonami metali ziem rzadkich lub metali przejściowych) oraz półprzewodniki.Lasery półprzewodnikowe, na przykład, często używają kryształów takich jak Nd: YAG (granat itrowo-aluminiowy domieszkowany neodymem) lub szkła domieszkowane pierwiastkami ziem rzadkich. Lasery barwnikowe wykorzystują barwniki organiczne rozpuszczone w rozpuszczalnikach, a lasery gazowe wykorzystują gazy lub mieszanki gazów.

Pręty laserowe (od lewej do prawej): Rubin, Aleksandryt, Er:YAG, Nd:YAG

Różnice między Nd (neodym), Er (erb) i Yb (ytterb) jako ośrodkami wzmocnienia

Dotyczą one przede wszystkim długości fal emisji, mechanizmów transferu energii i zastosowań, zwłaszcza w kontekście domieszkowanych materiałów laserowych.

Długości fal emisyjnych:

- Er: Erb emituje zwykle fale o długości 1,55 µm, co mieści się w zakresie bezpiecznym dla oka i jest bardzo przydatne w zastosowaniach telekomunikacyjnych ze względu na niskie straty w światłowodach (Gong i in., 2016).

- Yb: Ytterb często emituje około 1,0 do 1,1 µm, co czyni go odpowiednim do szerokiego zakresu zastosowań, w tym laserów dużej mocy i wzmacniaczy. Yb jest często używany jako sensybilizator dla Er w celu zwiększenia wydajności urządzeń domieszkowanych Er poprzez przenoszenie energii z Yb do Er.

- Materiały domieszkowane Nd:Neodymem emitują zwykle około 1,06 µm. Nd:YAG na przykład jest znany ze swojej wydajności i jest szeroko stosowany w laserach przemysłowych i medycznych (Y. Chang i in., 2009).

Mechanizmy transferu energii:

- Współdomieszkowanie Er i Yb: Współdomieszkowanie Er i Yb w medium gospodarza jest korzystne dla zwiększenia emisji w zakresie 1,5-1,6 µm. Yb działa jako skuteczny sensybilizator dla Er, absorbując światło pompujące i przenosząc energię do jonów Er, co prowadzi do wzmocnionej emisji w paśmie telekomunikacyjnym. Ten transfer energii jest kluczowy dla działania wzmacniaczy światłowodowych domieszkowanych Er (EDFA) (DK Vysokikh i in., 2023).

- Nd: Nd zazwyczaj nie wymaga sensybilizatora takiego jak Yb w systemach domieszkowanych Er. Wydajność Nd wynika z jego bezpośredniej absorpcji światła pompującego i późniejszej emisji, co czyni go prostym i wydajnym ośrodkiem wzmocnienia lasera.

Zastosowania:

- Eee:Głównie używany w telekomunikacji ze względu na emisję przy 1,55 µm, co pokrywa się z minimalnym oknem strat światłowodów krzemionkowych. Medium wzmacniające domieszkowane Er jest krytyczne dla wzmacniaczy optycznych i laserów w dalekosiężnych systemach komunikacji światłowodowej.

- Tak:Często używany w zastosowaniach o dużej mocy ze względu na stosunkowo prostą strukturę elektroniczną, która umożliwia wydajne pompowanie diodowe i wysoką moc wyjściową. Materiały domieszkowane Yb są również używane do poprawy wydajności systemów domieszkowanych Er.

- Nie:Dobrze nadaje się do szerokiej gamy zastosowań, od przemysłowego cięcia i spawania po lasery medyczne. Lasery Nd:YAG są szczególnie cenione za swoją wydajność, moc i wszechstronność.

Dlaczego wybraliśmy Nd:YAG jako ośrodek wzmocnienia w laserze DPSS

Laser DPSS to rodzaj lasera, który wykorzystuje stałe medium wzmacniające (takie jak Nd:YAG) pompowane przez półprzewodnikową diodę laserową. Technologia ta umożliwia tworzenie kompaktowych, wydajnych laserów zdolnych do wytwarzania wysokiej jakości wiązek w zakresie widzialnym do podczerwieni. Aby uzyskać szczegółowy artykuł, możesz rozważyć przeszukanie renomowanych naukowych baz danych lub wydawców w celu uzyskania kompleksowych recenzji technologii laserowej DPSS.

[Produkt powiązany:Laser półprzewodnikowy pompowany diodą]

Laser Nd:YAG jest często stosowany jako ośrodek wzmocnienia w modułach laserowych pompowanych półprzewodnikami z kilku powodów, co potwierdzają różne badania:

1. Wysoka wydajność i moc wyjściowa: Projekt i symulacje modułu lasera Nd:YAG pompowanego bokiem diody wykazały znaczną wydajność, przy czym laser Nd:YAG pompowany bokiem diody zapewniał maksymalną średnią moc 220 W, utrzymując stałą energię na impuls w szerokim zakresie częstotliwości. Wskazuje to na wysoką wydajność i potencjał wysokiej mocy wyjściowej laserów Nd:YAG pompowanych przez diody (Lera i in., 2016).
2. Elastyczność i niezawodność operacyjna:Wykazano, że ceramika Nd:YAG działa wydajnie przy różnych długościach fal, w tym długościach fal bezpiecznych dla oka, z wysoką wydajnością optyczną do optycznej. Pokazuje to wszechstronność i niezawodność Nd:YAG jako ośrodka wzmocnienia w różnych zastosowaniach laserowych (Zhang i in., 2013).
3. Trwałość i jakość wiązki: Badania nad wysoce wydajnym, pompowanym diodowo laserem Nd:YAG podkreśliły jego długowieczność i stałą wydajność, wskazując na przydatność Nd:YAG do zastosowań wymagających trwałych i niezawodnych źródeł laserowych. Badanie wykazało wydłużoną pracę z ponad 4,8 x 10^9 strzałów bez uszkodzeń optycznych, przy zachowaniu doskonałej jakości wiązki (Coyle i in., 2004).
4.Wysoce wydajna praca w trybie ciągłym:Badania wykazały wysoce wydajną pracę laserów Nd:YAG w trybie fali ciągłej (CW), podkreślając ich skuteczność jako ośrodka wzmocnienia w systemach laserowych pompowanych diodami. Obejmuje to osiągnięcie wysokiej wydajności konwersji optycznej i wydajności nachylenia, co dodatkowo potwierdza przydatność Nd:YAG do zastosowań laserów o wysokiej wydajności (Zhu i in., 2013).

Połączenie wysokiej sprawności, mocy wyjściowej, elastyczności działania, niezawodności, trwałości i doskonałej jakości wiązki sprawia, że Nd:YAG jest preferowanym ośrodkiem wzmocnienia w modułach laserowych pompowanych półprzewodnikami w szerokim zakresie zastosowań.

Odniesienie

Chang, Y., Su, K., Chang, H. i Chen, Y. (2009). Kompaktowy, wydajny laser Q-switched bezpieczny dla oka przy 1525 nm z dwustronnym dyfuzyjnie wiązanym kryształem Nd:YVO4 jako medium self-ramanowskim. Optics Express, 17(6), 4330-4335.

Gong, G., Chen, Y., Lin, Y., Huang, J., Gong, X., Luo, Z. i Huang, Y. (2016). Wzrost i właściwości spektroskopowe kryształu Er:Yb:KGd(PO3)_4 jako obiecującego ośrodka wzmocnienia lasera 155 µm. Optical Materials Express, 6, 3518-3526.

Vysokikh, DK, Bazakutsa, A., Dorofeenko, AV i Butov, O. (2023). Model eksperymentalny ośrodka wzmocnienia Er/Yb dla wzmacniaczy światłowodowych i laserów. 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. i Roso, L. (2016). Symulacje profilu wzmocnienia i wydajności lasera QCW Nd:YAG pompowanego bocznie diodą. Optyka stosowana, 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). Wysokowydajny, bezpieczny dla oka laser ceramiczny Nd:YAG, działający przy 1442,8 nm. Optics Letters, 38(16), 3075-3077.

Coyle, DB, Kay, R., Stysley, P. i Poulios, D. (2004). Wydajny, niezawodny, długowieczny, pompowany diodowo laser Nd:YAG do altimetru topograficznego roślinności w kosmosie. Applied Optics, 43(27), 5236-5242.

Zhu, HY, Xu, CW, Zhang, J., Tang, D., Luo, D. i Duan, Y. (2013). Wysoce wydajne lasery ceramiczne Nd:YAG o fali ciągłej przy 946 nm. Laser Physics Letters, 10.

Zastrzeżenie:

Niniejszym oświadczamy, że niektóre obrazy wyświetlane na naszej stronie internetowej są zbierane z Internetu i Wikipedii, w celu promowania edukacji i dzielenia się informacjami. Szanujemy prawa własności intelektualnej wszystkich twórców. Wykorzystanie tych obrazów nie ma na celu osiągnięcia korzyści komercyjnych.
Jeśli uważasz, że jakakolwiek wykorzystana treść narusza Twoje prawa autorskie, skontaktuj się z nami. Jesteśmy bardziej niż skłonni podjąć odpowiednie środki, w tym usunąć obrazy lub podać właściwe przypisania, aby zapewnić zgodność z prawami i regulacjami dotyczącymi własności intelektualnej. Naszym celem jest utrzymanie platformy bogatej w treści, uczciwej i szanującej prawa własności intelektualnej innych osób.
Prosimy o kontakt pod poniższym adresem e-mail:sales@lumispot.cn. Zobowiązujemy się do podjęcia natychmiastowych działań po otrzymaniu jakiegokolwiek powiadomienia i gwarantujemy 100% współpracę w rozwiązywaniu wszelkich takich problemów.

Spis treści: