Aktualności - Dlaczego używamy kryształu Nd:YAG jako ośrodka wzmacniającego w laserze DPSS?

Subskrybuj nasze media społecznościowe, aby otrzymywać szybkie posty

Co to jest ośrodek wzmocnienia laserowego?

Medium wzmacniające laser to materiał wzmacniający światło poprzez emisję wymuszoną.Kiedy atomy lub cząsteczki ośrodka zostaną wzbudzone do wyższych poziomów energii, mogą emitować fotony o określonej długości fali, wracając do niższego stanu energetycznego.Proces ten wzmacnia światło przechodzące przez ośrodek, co jest podstawą działania lasera.

[Powiązany blog:Kluczowe elementy lasera]

Jaki jest zwykle średni zysk?

Medium wzmocnienia można zmieniać, w tymgazy, płyny (barwniki), ciała stałe(kryształy lub szkła domieszkowane jonami metali ziem rzadkich lub metali przejściowych) i półprzewodniki.Lasery na ciele stałymna przykład często używają kryształów takich jak Nd: YAG (granat itrowo-aluminiowy domieszkowany neodymem) lub szkła domieszkowanego pierwiastkami ziem rzadkich.Lasery barwnikowe wykorzystują barwniki organiczne rozpuszczone w rozpuszczalnikach, a lasery gazowe wykorzystują gazy lub mieszaniny gazów.

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

Różnice między Nd (neodymem), Er (erbem) i Yb (iterbem) jako ośrodkami wzmacniającymi

odnoszą się przede wszystkim do długości fal emisji, mechanizmów przenoszenia energii i zastosowań, szczególnie w kontekście domieszkowanych materiałów laserowych.

Długości fal emisji:

- Er: Erb zazwyczaj emituje falę o długości 1,55 µm, która mieści się w obszarze bezpiecznym dla oczu i jest bardzo przydatna w zastosowaniach telekomunikacyjnych ze względu na niskie straty w światłowodach (Gong i in., 2016).

- Yb: Iterb często emituje około 1,0 do 1,1 µm, dzięki czemu nadaje się do szerokiego zakresu zastosowań, w tym do laserów i wzmacniaczy dużej mocy.Yb jest często stosowany jako sensybilizator na Er w celu zwiększenia wydajności urządzeń domieszkowanych Er poprzez przenoszenie energii z Yb do Er.

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

Mechanizmy przenoszenia energii:

- Współdomieszkowanie Er i Yb: Wspólne domieszkowanie Er i Yb w pożywce gospodarza jest korzystne dla zwiększenia emisji w zakresie 1,5-1,6 µm.Yb działa jako skuteczny sensybilizator na Er, pochłaniając światło pompy i przekazując energię jonom Er, co prowadzi do wzmocnionej emisji w paśmie telekomunikacyjnym.Ten transfer energii ma kluczowe znaczenie dla działania wzmacniaczy światłowodowych domieszkowanych Er (EDFA) (DK Vysokikh i in., 2023).

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

Aplikacje:

- Er:Stosowany głównie w telekomunikacji ze względu na emisję na poziomie 1,55 µm, co pokrywa się z oknem minimalnych strat włókien optycznych krzemionkowych.Nośniki wzmocnienia domieszkowane Er mają kluczowe znaczenie dla wzmacniaczy optycznych i laserów w systemach komunikacji światłowodowej na duże odległości.

- Yb:Często stosowany w zastosowaniach wymagających dużej mocy ze względu na stosunkowo prostą strukturę elektroniczną, która pozwala na wydajne pompowanie diod i wysoką moc wyjściową.Materiały domieszkowane Yb są również stosowane w celu zwiększenia wydajności systemów domieszkowanych Er.

- Nd: Dobrze nadaje się do szerokiego zakresu zastosowań, od cięcia przemysłowego i spawania po lasery medyczne.Lasery Nd:YAG są szczególnie cenione ze względu na swoją wydajność, moc i wszechstronność.

Dlaczego wybraliśmy Nd:YAG jako medium wzmacniające w laserze DPSS

Laser DPSS to rodzaj lasera wykorzystujący półprzewodnikowy ośrodek wzmacniający (taki jak Nd:YAG) pompowany przez półprzewodnikową diodę laserową.Technologia ta pozwala na tworzenie kompaktowych, wydajnych laserów zdolnych do wytwarzania wysokiej jakości wiązek w widmie od światła widzialnego do podczerwieni.Aby uzyskać szczegółowy artykuł, możesz rozważyć przeszukanie renomowanych naukowych baz danych lub wydawców w celu uzyskania kompleksowych recenzji na temat technologii laserowej DPSS.

[Powiązany produkt :Laser na ciele stałym pompowany diodą]

Nd:YAG jest często używany jako ośrodek wzmacniający w modułach laserowych pompowanych półprzewodnikami z kilku powodów, jak podkreślono w różnych badaniach:

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

Połączenie wysokiej wydajności, mocy wyjściowej, elastyczności operacyjnej, niezawodności, trwałości i doskonałej jakości wiązki sprawia, że Nd:YAG jest preferowanym medium wzmacniającym w modułach laserowych pompowanych półprzewodnikami do szerokiego zakresu zastosowań.

Odniesienie

Chang, Y., Su, K., Chang, H. i Chen, Y. (2009).Kompaktowy, wydajny, bezpieczny dla oka laser z przełączaniem Q przy 1525 nm z dwustronnym kryształem Nd:YVO4 związanym dyfuzyjnie jako ośrodkiem własnym Ramana.Optyka 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 o wzmocnieniu lasera 155 µm.Materiały optyczne Express, 6, 3518-3526.

Vysokikh, DK, Bazakutsa, A., Dorofeenko, AV i Butov, O. (2023).Model eksperymentalny ośrodka wzmacniającego Er/Yb dla wzmacniaczy światłowodowych i laserów.Dziennik Amerykańskiego Towarzystwa Optycznego 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., i Li, P. (2013).Wysokowydajny, bezpieczny dla oczu ceramiczny laser Nd:YAG działający przy długości fali 1442,8 nm.Optyka Litery, 38(16), 3075-3077.

Coyle, DB, Kay, R., Stysley, P. i Poulios, D. (2004).Wydajny, niezawodny, pompowany diodami laser Nd:YAG o długiej żywotności do altimetrii topograficznej roślinności kosmicznej.Optyka stosowana, 43(27), 5236-5242.

Zhu, HY, Xu, CW, Zhang, J., Tang, D., Luo, D. i Duan, Y. (2013).Wysoce wydajne lasery ceramiczne Nd:YAG z falą ciągłą przy 946 nm.Listy fizyki laserowej, 10.

Zastrzeżenie:

Oświadczamy, że niektóre obrazy prezentowane na naszej stronie pochodzą z Internetu i Wikipedii, w celu promowania edukacji i wymiany informacji.Szanujemy prawa własności intelektualnej wszystkich twórców.Wykorzystanie tych obrazów nie ma na celu osiągnięcia zysku komercyjnego.
Jeśli uważasz, że jakakolwiek wykorzystana treść narusza Twoje prawa autorskie, skontaktuj się z nami.Jesteśmy więcej niż chętni do podjęcia odpowiednich działań, w tym usunięcia obrazów lub zapewnienia odpowiedniego przypisania, aby zapewnić zgodność z przepisami 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 następującym adresem e-mail:sales@lumispot.cn.Zobowiązujemy się do podjęcia natychmiastowych działań po otrzymaniu powiadomienia i gwarantujemy 100% współpracę w rozwiązywaniu takich problemów.

Spis treści: