Novice - Zakaj uporabljamo kristal Nd:YAG kot ojačevalni medij v DPSS laserju?

Naročite se na naša družbena omrežja za hitre objave

Kaj je laserski medij za ojačanje?

Laserski medij je material, ki ojača svetlobo s stimulirano emisijo. Ko so atomi ali molekule medija vzburjeni na višje energijske nivoje, lahko ob vrnitvi v nižje energijsko stanje oddajajo fotone določene valovne dolžine. Ta proces ojača svetlobo, ki prehaja skozi medij, kar je bistveno za delovanje laserja.

[Sorodni blog:]Ključne komponente laserja]

Kaj je običajni medij za pridobitev?

Medij za pridobivanje je lahko raznolik, vključno zplini, tekočine (barvila), trdne snovi(kristali ali stekla, dopirana z ioni redkih zemelj ali prehodnih kovin) in polprevodniki.Trdni laserjiNa primer, pogosto uporabljajo kristale, kot je Nd:YAG (z neodimom dopiran itrijev aluminijev granat) ali stekla, dopirana z redkozemeljskimi elementi. Barvni laserji uporabljajo organska barvila, raztopljena v topilih, plinski laserji pa pline ali plinske mešanice.

Laserske palice (od leve proti desni): rubin, aleksandrit, Er:YAG, Nd:YAG

Razlike med Nd (neodim), Er (erbij) in Yb (iterbij) kot ojačevalnimi mediji

se nanašajo predvsem na njihove valovne dolžine emisij, mehanizme prenosa energije in uporabo, zlasti v kontekstu dopiranih laserskih materialov.

Emisijske valovne dolžine:

- Er: Erbij običajno oddaja sevanje pri 1,55 µm, kar je v območju, varnem za oči, in je zaradi nizkih izgub v optičnih vlaknih zelo uporabno za telekomunikacijske aplikacije (Gong et al., 2016).

- Yb: Iterbij pogosto oddaja sevanje z valovno dolžino okoli 1,0 do 1,1 µm, zaradi česar je primeren za širok spekter uporabe, vključno z visokozmogljivimi laserji in ojačevalniki. Yb se pogosto uporablja kot senzibilizator za Er, da se poveča učinkovitost naprav, dopiranih z Er, s prenosom energije iz Yb v Er.

- Nd: Materiali, dopirani z neodimom, običajno oddajajo približno 1,06 µm. Nd:YAG je na primer znan po svoji učinkovitosti in se pogosto uporablja tako v industrijskih kot medicinskih laserjih (Y. Chang et al., 2009).

Mehanizmi prenosa energije:

- Sočasno dopiranje Er in Yb: Sočasno dopiranje Er in Yb v gostiteljskem mediju je koristno za povečanje emisije v območju 1,5–1,6 µm. Yb deluje kot učinkovit senzibilizator za Er, saj absorbira črpalno svetlobo in prenaša energijo na ione Er, kar vodi do ojačane emisije v telekomunikacijskem pasu. Ta prenos energije je ključnega pomena za delovanje vlakenskih ojačevalnikov, dopiranih z Er (EDFA) (DK Vysokikh et al., 2023).

- Nd: Nd običajno ne potrebuje senzibilizatorja, kot je Yb, v sistemih, dopiranih z Er. Učinkovitost Nd izhaja iz njegove neposredne absorpcije črpalne svetlobe in posledične emisije, zaradi česar je preprost in učinkovit medij za lasersko ojačanje.

Uporaba:

- Erm:Uporablja se predvsem v telekomunikacijah zaradi emisije pri 1,55 µm, kar sovpada z minimalnim oknom izgub silicijevih optičnih vlaken. Er-dopirani mediji za ojačanje so ključni za optične ojačevalnike in laserje v sistemih za komunikacijo z optičnimi vlakni na dolge razdalje.

- Yb:Pogosto se uporablja v aplikacijah z veliko močjo zaradi svoje relativno preproste elektronske strukture, ki omogoča učinkovito črpanje diod in visoko izhodno moč. Materiali, dopirani z Yb, se uporabljajo tudi za izboljšanje delovanja sistemov, dopiranih z Er.

- NdPrimerni za širok spekter uporabe, od industrijskega rezanja in varjenja do medicinskih laserjev. Nd:YAG laserji so še posebej cenjeni zaradi svoje učinkovitosti, moči in vsestranskosti.

Zakaj smo izbrali Nd:YAG kot ojačevalni medij v DPSS laserju

DPSS laser je vrsta laserja, ki uporablja trdno-fazni ojačevalni medij (kot je Nd:YAG), ki ga črpa polprevodniška laserska dioda. Ta tehnologija omogoča kompaktne, učinkovite laserje, ki lahko proizvajajo visokokakovostne žarke v vidnem do infrardečem spektru. Za podroben članek lahko razmislite o iskanju po uglednih znanstvenih bazah podatkov ali založnikih za celovite preglede laserske tehnologije DPSS.

[Sorodni izdelek:]Diodno črpani trdno-tesni laser]

Nd:YAG se pogosto uporablja kot ojačevalni medij v polprevodniško črpanih laserskih modulih iz več razlogov, kot poudarjajo različne študije:

1. Visoka učinkovitost in izhodna močZasnova in simulacije diodnega stransko črpanega Nd:YAG laserskega modula so pokazale znatno učinkovitost, pri čemer je diodni stransko črpani Nd:YAG laser zagotavljal največjo povprečno moč 220 W, hkrati pa ohranjal konstantno energijo na impulz v širokem frekvenčnem območju. To kaže na visoko učinkovitost in potencial za visoko izhodno moč Nd:YAG laserjev pri črpanju z diodami (Lera et al., 2016).
2. Operativna fleksibilnost in zanesljivostDokazano je, da keramika Nd:YAG učinkovito deluje pri različnih valovnih dolžinah, vključno z valovnimi dolžinami, varnimi za oči, z visoko optično učinkovitostjo. To dokazuje vsestranskost in zanesljivost Nd:YAG kot ojačevalnega medija v različnih laserskih aplikacijah (Zhang et al., 2013).
3. Dolgoživost in kakovost žarkaRaziskava visoko učinkovitega Nd:YAG laserja z diodnim črpanjem je poudarila njegovo dolgo življenjsko dobo in dosledno delovanje, kar kaže na primernost Nd:YAG za aplikacije, ki zahtevajo trpežne in zanesljive laserske vire. Študija je poročala o podaljšanem delovanju z več kot 4,8 x 10^9 posnetkov brez optičnih poškodb, pri čemer je bila ohranjena odlična kakovost žarka (Coyle et al., 2004).
4. Visoko učinkovito delovanje z neprekinjenim valovanjem:Študije so pokazale visoko učinkovito delovanje Nd:YAG laserjev v neprekinjenem valu (CW), kar poudarja njihovo učinkovitost kot ojačevalnega medija v laserskih sistemih z diodnim črpanjem. To vključuje doseganje visoke učinkovitosti optične pretvorbe in učinkovitosti naklona, kar dodatno potrjuje primernost Nd:YAG za visoko učinkovite laserske aplikacije (Zhu et al., 2013).

Zaradi kombinacije visoke učinkovitosti, izhodne moči, operativne fleksibilnosti, zanesljivosti, dolge življenjske dobe in odlične kakovosti žarka je Nd:YAG priljubljen medij za ojačanje v polprevodniško črpanih laserskih modulih za širok spekter aplikacij.

Referenca

Chang, Y., Su, K., Chang, H. in Chen, Y. (2009). Kompakten, učinkovit in za oči varen laser s preklopom Q pri 1525 nm z dvojno difuzijsko vezanim kristalom Nd:YVO4 kot samo-Ramanovim medijem. Optics Express, 17(6), 4330–4335.

Gong, G., Chen, Y., Lin, Y., Huang, J., Gong, X., Luo, Z. in Huang, Y. (2016). Rast in spektroskopske lastnosti kristala Er:Yb:KGd(PO3)_4 kot obetavnega medija za lasersko ojačanje z valovno dolžino 155 µm. Optical Materials Express, 6, 3518–3526.

Vysokih, DK, Bazakutsa, A., Dorofeenko, AV in Butov, O. (2023). Eksperimentalno zasnovan model Er/Yb ojačevalnega medija za vlaknene ojačevalnike in laserje. 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). Simulacije profila ojačanja in učinkovitosti QCW Nd:YAG laserja s strani diode. Uporabna 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. in Li, P. (2013). Visoko učinkovit Nd:YAG keramični laser, varen za oči, ki deluje pri 1442,8 nm. Optics Letters, 38(16), 3075–3077.

Coyle, DB, Kay, R., Stysley, P. in Poulios, D. (2004). Učinkovit, zanesljiv, dolgoživ, diodno črpan Nd:YAG laser za vesoljsko topografsko altimetrijo vegetacije. Applied Optics, 43(27), 5236–5242.

Zhu, HY, Xu, CW, Zhang, J., Tang, D., Luo, D. in Duan, Y. (2013). Visoko učinkoviti keramični laserji Nd:YAG z neprekinjenim valovanjem pri 946 nm. Laser Physics Letters, 10.

Izjava o omejitvi odgovornosti:

S tem izjavljamo, da so nekatere slike, prikazane na naši spletni strani, zbrane z interneta in Wikipedije z namenom spodbujanja izobraževanja in izmenjave informacij. Spoštujemo pravice intelektualne lastnine vseh ustvarjalcev. Uporaba teh slik ni namenjena komercialnemu dobičku.
Če menite, da katera koli uporabljena vsebina krši vaše avtorske pravice, nas prosimo kontaktirajte. Z veseljem bomo sprejeli ustrezne ukrepe, vključno z odstranitvijo slik ali ustrezno navedbo avtorstva, da zagotovimo skladnost z zakoni in predpisi o intelektualni lastnini. Naš cilj je ohraniti platformo, ki je bogata z vsebino, poštena in spoštuje pravice intelektualne lastnine drugih.
Prosimo, kontaktirajte nas na naslednjem e-poštnem naslovu:sales@lumispot.cnZavezujemo se, da bomo po prejemu kakršnega koli obvestila nemudoma ukrepali in zagotavljamo 100-odstotno sodelovanje pri reševanju takšnih težav.

Kazalo vsebine: