Νέα - Γιατί χρησιμοποιούμε κρύσταλλο Nd:YAG ως μέσο ενίσχυσης στο λέιζερ DPSS;

Εγγραφείτε στα μέσα κοινωνικής δικτύωσής μας για άμεσες δημοσιεύσεις

Τι είναι ένα μέσο κέρδους λέιζερ;

Ένα μέσο κέρδους λέιζερ είναι ένα υλικό που ενισχύει το φως μέσω διεγερμένης εκπομπής. Όταν τα άτομα ή τα μόρια του μέσου διεγείρονται σε υψηλότερα ενεργειακά επίπεδα, μπορούν να εκπέμπουν φωτόνια συγκεκριμένου μήκους κύματος όταν επιστρέφουν σε χαμηλότερη ενεργειακή κατάσταση. Αυτή η διαδικασία ενισχύει το φως που διέρχεται από το μέσο, κάτι που είναι θεμελιώδες για τη λειτουργία του λέιζερ.

[Σχετικό ιστολόγιο:]Βασικά εξαρτήματα του λέιζερ]

Ποιο είναι το συνηθισμένο μέσο κέρδους;

Το μέσο κέρδους μπορεί να ποικίλλει, συμπεριλαμβανομένωναέρια, υγρά (χρωστικές), στερεά(κρύσταλλοι ή γυαλιά με πρόσμιξη ιόντων σπάνιων γαιών ή μεταβατικών μετάλλων) και ημιαγωγοί.Λέιζερ στερεάς κατάστασης, για παράδειγμα, χρησιμοποιούν συχνά κρυστάλλους όπως Nd:YAG (Γρανάτης Υττρίου Αλουμινίου με Νεοδύμιο) ή γυαλιά με προσμίξεις σπάνιων γαιών. Τα λέιζερ χρωστικής χρησιμοποιούν οργανικές χρωστικές ουσίες διαλυμένες σε διαλύτες, ενώ τα λέιζερ αερίου χρησιμοποιούν αέρια ή μείγματα αερίων.

Ράβδοι λέιζερ (από αριστερά προς τα δεξιά): Ρουμπίνι, Αλεξανδρίτης, Er:YAG, Nd:YAG

Οι διαφορές μεταξύ Nd (Νεοδυμίου), Er (Έρβιου) και Yb (Υττέρβιου) ως μέσα ενίσχυσης

σχετίζονται κυρίως με τα μήκη κύματος εκπομπής τους, τους μηχανισμούς μεταφοράς ενέργειας και τις εφαρμογές τους, ειδικά στο πλαίσιο των προσμιγμένων υλικών λέιζερ.

Μήκη κύματος εκπομπής:

- Er: Το έρβιο εκπέμπει συνήθως στα 1,55 µm, η οποία βρίσκεται στην περιοχή που είναι ασφαλής για τα μάτια και είναι ιδιαίτερα χρήσιμη για τηλεπικοινωνιακές εφαρμογές λόγω των χαμηλών απωλειών του στις οπτικές ίνες (Gong et al., 2016).

- Yb: Το υττέρβιο εκπέμπει συχνά περίπου 1,0 έως 1,1 µm, καθιστώντας το κατάλληλο για ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών, συμπεριλαμβανομένων των λέιζερ υψηλής ισχύος και των ενισχυτών. Το Yb χρησιμοποιείται συχνά ως ευαισθητοποιητής για το Er για την ενίσχυση της απόδοσης των συσκευών με προσμίξεις Er, μεταφέροντας ενέργεια από το Yb στο Er.

- Nd: Τα υλικά με προσμίξεις νεοδυμίου εκπέμπουν συνήθως περίπου 1,06 µm. Το Nd:YAG, για παράδειγμα, είναι γνωστό για την αποτελεσματικότητά του και χρησιμοποιείται ευρέως τόσο σε βιομηχανικά όσο και σε ιατρικά λέιζερ (Y. Chang et al., 2009).

Μηχανισμοί Μεταφοράς Ενέργειας:

- Συν-πρόσθεση Er και Yb: Η συν-πρόσθεση Er και Yb σε ένα μέσο υποδοχής είναι ευεργετική για την ενίσχυση της εκπομπής στην περιοχή των 1,5-1,6 µm. Το Yb δρα ως αποτελεσματικός ευαισθητοποιητής για το Er απορροφώντας φως άντλησης και μεταφέροντας ενέργεια σε ιόντα Er, οδηγώντας σε ενισχυμένη εκπομπή στη ζώνη τηλεπικοινωνιών. Αυτή η μεταφορά ενέργειας είναι κρίσιμη για τη λειτουργία των ενισχυτών οπτικών ινών με πρόσθεση Er (EDFA) (DK Vysokikh et al., 2023).

- Nd: Το Nd συνήθως δεν απαιτεί ευαισθητοποιητή όπως το Yb σε συστήματα με προσμίξεις Er. Η απόδοση του Nd προέρχεται από την άμεση απορρόφηση του φωτός άντλησης και την επακόλουθη εκπομπή, καθιστώντας το ένα απλό και αποτελεσματικό μέσο κέρδους λέιζερ.

Εφαρμογές:

- Ερ:Χρησιμοποιείται κυρίως στις τηλεπικοινωνίες λόγω της εκπομπής του στα 1,55 µm, η οποία συμπίπτει με το ελάχιστο παράθυρο απωλειών των οπτικών ινών πυριτίου. Τα μέσα κέρδους με προσμίξεις Er είναι κρίσιμα για οπτικούς ενισχυτές και λέιζερ σε συστήματα επικοινωνίας οπτικών ινών μεγάλων αποστάσεων.

- Yb:Χρησιμοποιείται συχνά σε εφαρμογές υψηλής ισχύος λόγω της σχετικά απλής ηλεκτρονικής δομής του που επιτρέπει αποτελεσματική άντληση διόδων και υψηλή ισχύ εξόδου. Υλικά με προσμίξεις Yb χρησιμοποιούνται επίσης για τη βελτίωση της απόδοσης των συστημάτων με προσμίξεις Er.

- ΝδΚατάλληλο για ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών, από βιομηχανική κοπή και συγκόλληση έως ιατρικά λέιζερ. Τα λέιζερ Nd:YAG εκτιμώνται ιδιαίτερα για την αποδοτικότητα, την ισχύ και την ευελιξία τους.

Γιατί επιλέξαμε το Nd:YAG ως μέσο ενίσχυσης στο λέιζερ DPSS

Ένα λέιζερ DPSS είναι ένας τύπος λέιζερ που χρησιμοποιεί ένα μέσο κέρδους στερεάς κατάστασης (όπως Nd:YAG) που αντλείται από μια δίοδο λέιζερ ημιαγωγών. Αυτή η τεχνολογία επιτρέπει τη δημιουργία συμπαγών, αποδοτικών λέιζερ ικανών να παράγουν δέσμες υψηλής ποιότητας στο φάσμα ορατού προς υπέρυθρο. Για ένα λεπτομερές άρθρο, μπορείτε να εξετάσετε το ενδεχόμενο αναζήτησης σε αξιόπιστες επιστημονικές βάσεις δεδομένων ή εκδότες για ολοκληρωμένες κριτικές σχετικά με την τεχνολογία λέιζερ DPSS.

[Σχετικό προϊόν:]Λέιζερ στερεάς κατάστασης με αντλία διόδου]

Το Nd:YAG χρησιμοποιείται συχνά ως μέσο ενίσχυσης σε μονάδες λέιζερ με ημιαγωγούς για διάφορους λόγους, όπως επισημαίνεται από διάφορες μελέτες:

1. Υψηλή απόδοση και ισχύς εξόδουΈνας σχεδιασμός και προσομοιώσεις μιας μονάδας λέιζερ Nd:YAG με πλευρική άντληση διόδου επέδειξαν σημαντική απόδοση, με ένα λέιζερ Nd:YAG με πλευρική άντληση διόδου να παρέχει μέγιστη μέση ισχύ 220 W διατηρώντας παράλληλα σταθερή ενέργεια ανά παλμό σε ένα ευρύ φάσμα συχνοτήτων. Αυτό υποδεικνύει την υψηλή απόδοση και τις δυνατότητες για υψηλή ισχύ εξόδου των λέιζερ Nd:YAG όταν αντλούνται από διόδους (Lera et al., 2016).
2. Λειτουργική ευελιξία και αξιοπιστίαΤα κεραμικά Nd:YAG έχουν αποδειχθεί ότι λειτουργούν αποτελεσματικά σε διάφορα μήκη κύματος, συμπεριλαμβανομένων μηκών κύματος ασφαλών για τα μάτια, με υψηλή οπτική-οπτική απόδοση. Αυτό καταδεικνύει την ευελιξία και την αξιοπιστία του Nd:YAG ως μέσο κέρδους σε διαφορετικές εφαρμογές λέιζερ (Zhang et al., 2013).
3. Μακροζωία και ποιότητα δέσμηςΗ έρευνα σε ένα εξαιρετικά αποδοτικό λέιζερ Nd:YAG με διοδική άντληση τόνισε τη μακροζωία και τη σταθερή του απόδοση, υποδεικνύοντας την καταλληλότητα του Nd:YAG για εφαρμογές που απαιτούν ανθεκτικές και αξιόπιστες πηγές λέιζερ. Η μελέτη ανέφερε εκτεταμένη λειτουργία με περισσότερες από 4,8 x 10^9 βολές χωρίς οπτική ζημιά, διατηρώντας εξαιρετική ποιότητα δέσμης (Coyle et al., 2004).
4. Λειτουργία συνεχούς κύματος υψηλής απόδοσης:Μελέτες έχουν καταδείξει την εξαιρετικά αποτελεσματική λειτουργία συνεχούς κύματος (CW) των λέιζερ Nd:YAG, υπογραμμίζοντας την αποτελεσματικότητά τους ως μέσο κέρδους σε συστήματα λέιζερ με διοδική άντληση. Αυτό περιλαμβάνει την επίτευξη υψηλών αποδόσεων οπτικής μετατροπής και αποδόσεων κλίσης, επιβεβαιώνοντας περαιτέρω την καταλληλότητα του Nd:YAG για εφαρμογές λέιζερ υψηλής απόδοσης (Zhu et al., 2013).

Ο συνδυασμός υψηλής απόδοσης, ισχύος εξόδου, λειτουργικής ευελιξίας, αξιοπιστίας, μακροζωίας και εξαιρετικής ποιότητας δέσμης καθιστά το Nd:YAG ένα προτιμώμενο μέσο κέρδους σε μονάδες λέιζερ με ημιαγωγική άντληση για ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών.

Αναφορά

Chang, Y., Su, K., Chang, H., & Chen, Y. (2009). Συμπαγές, αποτελεσματικό, ασφαλές για τα μάτια λέιζερ με Q-switch στα 1525 nm με κρύσταλλο Nd:YVO4 διπλού άκρου με δεσμό διάχυσης ως μέσο αυτο-Raman. Optics Express, 17(6), 4330-4335.

Gong, G., Chen, Y., Lin, Y., Huang, J., Gong, X., Luo, Z., & Huang, Y. (2016). Ανάπτυξη και φασματοσκοπικές ιδιότητες κρυστάλλου Er:Yb:KGd(PO3)_4 ως ένα πολλά υποσχόμενο μέσο κέρδους λέιζερ 155 µm. Optical Materials Express, 6, 3518-3526.

Vysokikh, DK, Bazakutsa, A., Dorofeenko, AV, & Butov, O. (2023). Πειραματικό μοντέλο μέσου κέρδους Er/Yb για ενισχυτές οπτικών ινών και λέιζερ. 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). Προσομοιώσεις του προφίλ απολαβής και της απόδοσης ενός λέιζερ QCW Nd:YAG με πλευρική αντλία διόδου. 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). Κεραμικό λέιζερ Nd:YAG υψηλής απόδοσης, ασφαλές για τα μάτια, που λειτουργεί στα 1442,8 nm. Optics Letters, 38(16), 3075-3077.

Coyle, DB, Kay, R., Stysley, P., & Poulios, D. (2004). Αποδοτικό, αξιόπιστο, μακράς διάρκειας ζωής, λέιζερ Nd:YAG με διοδική άντληση για διαστημική τοπογραφική αλτιμετρία βλάστησης. Applied Optics, 43(27), 5236-5242.

Zhu, HY, Xu, CW, Zhang, J., Tang, D., Luo, D., & Duan, Y. (2013). Υψηλής απόδοσης κεραμικά λέιζερ Nd:YAG συνεχούς κύματος στα 946 nm. Laser Physics Letters, 10.

Αρνηση:

Με την παρούσα δηλώνουμε ότι ορισμένες από τις εικόνες που εμφανίζονται στον ιστότοπό μας έχουν συλλεχθεί από το Διαδίκτυο και τη Wikipedia, με στόχο την προώθηση της εκπαίδευσης και την ανταλλαγή πληροφοριών. Σεβόμαστε τα δικαιώματα πνευματικής ιδιοκτησίας όλων των δημιουργών. Η χρήση αυτών των εικόνων δεν προορίζεται για εμπορικό κέρδος.
Εάν πιστεύετε ότι οποιοδήποτε από τα περιεχόμενα που χρησιμοποιούνται παραβιάζει τα πνευματικά σας δικαιώματα, επικοινωνήστε μαζί μας. Είμαστε πρόθυμοι να λάβουμε τα κατάλληλα μέτρα, συμπεριλαμβανομένης της αφαίρεσης εικόνων ή της παροχής κατάλληλης αναφοράς, για να διασφαλίσουμε τη συμμόρφωση με τους νόμους και τους κανονισμούς περί πνευματικής ιδιοκτησίας. Στόχος μας είναι να διατηρήσουμε μια πλατφόρμα πλούσια σε περιεχόμενο, δίκαιη και να σέβεται τα δικαιώματα πνευματικής ιδιοκτησίας των άλλων.
Παρακαλούμε επικοινωνήστε μαζί μας στην ακόλουθη διεύθυνση ηλεκτρονικού ταχυδρομείου:sales@lumispot.cnΔεσμευόμαστε να λάβουμε άμεσα μέτρα μόλις λάβουμε οποιαδήποτε ειδοποίηση και εγγυόμαστε 100% συνεργασία για την επίλυση τυχόν τέτοιων ζητημάτων.

Πίνακας περιεχομένων: