Uutiset - Miksi käytämme Nd:YAG-kidettä vahvistusväliaineena DPSS-lasereissa?

Tilaa sosiaalisen median kanavamme saadaksesi nopeita julkaisuja

Mikä on laservahvistusväliaine?

Laservahvistusväliaine on materiaali, joka vahvistaa valoa stimuloidun emission avulla. Kun väliaineen atomit tai molekyylit virittyvät korkeammille energiatasoille, ne voivat emittoida tietyn aallonpituuden fotoneja palatessaan alempaan energiatilaan. Tämä prosessi vahvistaa väliaineen läpi kulkevaa valoa, mikä on laserin toiminnan kannalta olennaista.

[Aiheeseen liittyvä blogi:Laserin tärkeimmät komponentit]

Mikä on tavallinen vahvistusväliaine?

Vahvistusvälinettä voidaan vaihdella, mukaan lukienkaasut, nesteet (väriaineet), kiinteät aineet(harvinaisten maametallien tai siirtymämetallien ioneilla seostetut kiteet tai lasit) ja puolijohteet.Kiinteän olomuodon laseritesimerkiksi käytetään usein kiteitä, kuten Nd:YAG (neodyymillä seostettu yttriumalumiinigranaatti) tai harvinaisilla maametalleilla seostettuja laseja. Väriainelaserit käyttävät liuottimiin liuotettuja orgaanisia väriaineita, ja kaasulaserit kaasuja tai kaasuseoksia.

Lasersauvat (vasemmalta oikealle): Rubiini, Aleksandriitti, Er:YAG, Nd:YAG

Nd:n (neodyymi), Er:n (erbium) ja Ytterbiumin (ytterbium) erot vahvistusväliaineina

liittyvät ensisijaisesti niiden emissioaallonpituuksiin, energiansiirtomekanismeihin ja sovelluksiin, erityisesti seostettujen lasermateriaalien yhteydessä.

Emissioaallonpituudet:

- Er: Erbium emittoi tyypillisesti 1,55 µm:n aallonpituudella, mikä on silmille turvallisella alueella ja erittäin hyödyllinen tietoliikennesovelluksissa sen vähäisen häviön vuoksi optisissa kuiduissa (Gong et al., 2016).

- Yb: Ytterbium emittoi usein noin 1,0–1,1 µm, joten se soveltuu monenlaisiin sovelluksiin, kuten suuritehoisiin lasereihin ja vahvistimiin. Ytterbiumia käytetään usein Er:n herkistäjänä Er-seostettujen laitteiden tehokkuuden parantamiseksi siirtämällä energiaa Yb:stä Er:iin.

- Nd: Neodyymillä seostetut materiaalit emittoivat tyypillisesti noin 1,06 µm. Esimerkiksi Nd:YAG on tunnettu tehokkuudestaan ja sitä käytetään laajalti sekä teollisuus- että lääketieteellisissä lasereissa (Y. Chang et al., 2009).

Energiansiirtomekanismit:

- Er ja Yb yhteisdoping: Er:n ja Yb:n yhteisdoping isäntäväliaineessa on hyödyllistä emission parantamiseksi 1,5–1,6 µm:n alueella. Yb toimii tehokkaana Er:n herkistäjänä absorboimalla pumppausvaloa ja siirtämällä energiaa Er-ioneille, mikä johtaa vahvistettuun emissioon tietoliikennekaistalla. Tämä energiansiirto on ratkaisevan tärkeää Er-seostettujen kuituvahvistimien (EDFA) toiminnalle (DK Vysokikh et al., 2023).

- Nd: Nd ei tyypillisesti vaadi herkistintä kuten Yb Er-seostetuissa järjestelmissä. Nd:n tehokkuus perustuu sen pumppaaman valon suoraan absorptioon ja sitä seuraavaan emissioon, mikä tekee siitä yksinkertaisen ja tehokkaan laservahvistusväliaineen.

Sovellukset:

Öö:Käytetään pääasiassa televiestinnässä sen 1,55 µm:n emission vuoksi, joka on sama kuin piidioksidioptisten kuitujen minimihäviöikkuna. Er-seostetut vahvistusväliaineet ovat kriittisiä optisille vahvistimille ja lasereille pitkän matkan kuituoptisissa tietoliikennejärjestelmissä.

Yb:Käytetään usein suuritehoisissa sovelluksissa suhteellisen yksinkertaisen elektronirakenteensa ansiosta, joka mahdollistaa tehokkaan diodin pumppauksen ja suuren tehon. Yb-seostettuja materiaaleja käytetään myös Er-seostettujen järjestelmien suorituskyvyn parantamiseen.

- NdSopii hyvin monenlaisiin sovelluksiin teollisesta leikkauksesta ja hitsauksesta lääketieteellisiin lasereihin. Nd:YAG-lasereita arvostetaan erityisesti niiden tehokkuuden, tehon ja monipuolisuuden vuoksi.

Miksi valitsimme Nd:YAG:n vahvistusväliaineeksi DPSS-lasereissa?

DPSS-laser on lasertyyppi, joka käyttää puolijohdelaserdiodin pumppaamaa kiinteän olomuodon vahvistusväliainetta (kuten Nd:YAG). Tämä tekniikka mahdollistaa kompaktien ja tehokkaiden lasereiden valmistuksen, jotka pystyvät tuottamaan korkealaatuisia säteitä näkyvän ja infrapunaisen spektrin alueella. Yksityiskohtaisen artikkelin saamiseksi kannattaa etsiä kattavia arvosteluja DPSS-lasertekniikasta luotettavista tieteellisistä tietokannoista tai kustantajilta.

[Aiheeseen liittyvä tuote:Diodipumpattu kiinteän olomuodon laser]

Nd:YAG:ia käytetään usein vahvistusväliaineena puolijohdepumpatuissa lasermoduuleissa useista syistä, kuten useat tutkimukset ovat korostaneet:

1.Korkea hyötysuhde ja tehoDiodisivupumpatun Nd:YAG-lasermoduulin suunnittelu ja simulaatiot osoittivat merkittävää hyötysuhdetta, ja diodisivupumpattu Nd:YAG-laser tuotti 220 W:n maksimitehon pitäen samalla energian pulssia kohden vakiona laajalla taajuusalueella. Tämä osoittaa Nd:YAG-lasereiden korkean hyötysuhteen ja potentiaalin suureen tehoon diodeilla pumpattaessa (Lera et al., 2016).
2. Toiminnallinen joustavuus ja luotettavuusNd:YAG-keraamien on osoitettu toimivan tehokkaasti eri aallonpituuksilla, mukaan lukien silmille turvalliset aallonpituudet, ja niillä on korkea optinen-optinen hyötysuhde. Tämä osoittaa Nd:YAG:n monipuolisuuden ja luotettavuuden vahvistusväliaineena erilaisissa lasersovelluksissa (Zhang et al., 2013).
3. Pitkäikäisyys ja säteen laatuErittäin tehokkaan, diodipumpatun Nd:YAG-laserin tutkimus korosti sen pitkäikäisyyttä ja tasaista suorituskykyä, mikä osoittaa Nd:YAG:n soveltuvuuden sovelluksiin, jotka vaativat kestäviä ja luotettavia laserlähteitä. Tutkimuksessa raportoitiin pitkäaikainen käyttö yli 4,8 x 10^9 laukauksella ilman optisia vaurioita ja erinomaisen säteen laadun säilyttäen (Coyle et al., 2004).
4.Erittäin tehokas jatkuvatoiminen toiminta:Tutkimukset ovat osoittaneet Nd:YAG-lasereiden erittäin tehokkaan jatkuvan aallon (CW) toiminnan, mikä korostaa niiden tehokkuutta vahvistusväliaineena diodipumpatuissa laserjärjestelmissä. Tämä sisältää korkean optisen muunnoshyötysuhteen ja kaltevuushyötysuhteen saavuttamisen, mikä osoittaa entisestään Nd:YAG:n soveltuvuuden korkean hyötysuhteen lasersovelluksiin (Zhu et al., 2013).

Korkean hyötysuhteen, tehon, toiminnallisen joustavuuden, luotettavuuden, pitkäikäisyyden ja erinomaisen säteen laadun yhdistelmä tekee Nd:YAG:sta ensisijaisen vahvistusväliaineen puolijohdepumpatuissa lasermoduuleissa monenlaisissa sovelluksissa.

Viite

Chang, Y., Su, K., Chang, H., & Chen, Y. (2009). Kompakti ja tehokas Q-kytkentäinen silmäystävällinen laser aallonpituudella 1525 nm, jossa on kaksoispäässä diffuusiosidottu Nd:YVO4-kide itse-Raman-väliaineena. Optics Express, 17(6), 4330-4335.

Gong, G., Chen, Y., Lin, Y., Huang, J., Gong, X., Luo, Z., & Huang, Y. (2016). Er:Yb:KGd(PO3)_4-kiteen kasvu ja spektroskooppiset ominaisuudet lupaavana 155 µm:n laservahvistusväliaineena. Optical Materials Express, 6, 3518-3526.

Vysokikh, DK, Bazakutsa, A., Dorofeenko, AV, & Butov, O. (2023). Kokeellinen malli Er/Yb-vahvistusväliaineesta kuituvahvistimille ja lasereille. 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). Diodisivupumpun QCW Nd:YAG laserin vahvistusprofiilin ja suorituskyvyn simulaatiot. Applied Optics, 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). Tehokas Nd:YAG-keraaminen silmäystävällinen laser, joka toimii aallonpituudella 1442,8 nm. Optics Letters, 38(16), 3075-3077.

Coyle, DB, Kay, R., Stysley, P. ja Poulios, D. (2004). Tehokas, luotettava ja pitkäikäinen diodipumpattu Nd:YAG-laser avaruudessa tehtävään kasvillisuuden topografiseen korkeusmittaukseen. Applied Optics, 43(27), 5236-5242.

Zhu, HY, Xu, CW, Zhang, J., Tang, D., Luo, D., & Duan, Y. (2013). Erittäin tehokkaat jatkuvatoimiset Nd:YAG-keraamiset laserit aallonpituudella 946 nm. Laser Physics Letters, 10.

Vastuuvapauslauseke:

Ilmoitamme täten, että osa verkkosivustollamme näytetyistä kuvista on kerätty internetistä ja Wikipediasta koulutuksen ja tiedon jakamisen edistämiseksi. Kunnioitamme kaikkien tekijöiden immateriaalioikeuksia. Näiden kuvien käyttö ei ole tarkoitettu kaupalliseen hyötyyn.
Jos uskot, että jokin käytetystä sisällöstä loukkaa tekijänoikeuksiasi, ota meihin yhteyttä. Olemme enemmän kuin valmiita ryhtymään asianmukaisiin toimenpiteisiin, mukaan lukien kuvien poistaminen tai asianmukaisen lähteen ilmoittaminen, varmistaaksemme immateriaalioikeuslakien ja -määräysten noudattamisen. Tavoitteenamme on ylläpitää alustaa, joka on sisällöltään rikas, oikeudenmukainen ja kunnioittaa muiden immateriaalioikeuksia.
Ota meihin yhteyttä seuraavaan sähköpostiosoitteeseen:sales@lumispot.cnSitoudumme ryhtymään välittömästi toimiin saatuamme ilmoituksen ja takaamme 100 %:n yhteistyön tällaisten ongelmien ratkaisemiseksi.

Sisällysluettelo: