Știri - De ce folosim cristalul Nd: YAG ca mediu de câștig în laserul DPSS?

Abonați-vă la rețelele noastre sociale pentru o postare promptă

Ce este un mediu Laser Gain?

Un mediu de câștig laser este un material care amplifică lumina prin emisie stimulată. Atunci când atomii sau moleculele mediului sunt excitați la niveluri mai mari de energie, ei pot emite fotoni cu o anumită lungime de undă atunci când revin la o stare de energie mai scăzută. Acest proces amplifică lumina care trece prin mediu, ceea ce este fundamental pentru funcționarea laserului.

[Blog similar:Componentele cheie ale laserului]

Care este mediul obișnuit de câștig?

Mediul de câștig poate fi variat, inclusivgazele, lichide (coloranti), solide(cristale sau pahare dopate cu ioni de pământuri rare sau metale de tranziție) și semiconductori.Lasere cu stare solidă, de exemplu, folosesc adesea cristale precum Nd: YAG (Granat de Yttrium Aluminiu dopat cu neodim) sau pahare dopate cu elemente din pământuri rare. Laserele colorante folosesc coloranți organici dizolvați în solvenți, iar laserele cu gaz utilizează gaze sau amestecuri de gaze.

Tije laser (de la stânga la dreapta): Rubin, Alexandrit, Er:YAG, Nd:YAG

Diferențele dintre Nd (Neodim), Er (Erbium) și Yb (Ytterbiu) ca medii de câștig

se referă în primul rând la lungimile de undă de emisie, mecanismele de transfer de energie și aplicațiile, în special în contextul materialelor laser dopate.

Lungimi de undă de emisie:

- Er: Erbiul emite de obicei la 1,55 µm, care este în regiunea sigură pentru ochi și foarte util pentru aplicații de telecomunicații datorită pierderii sale scăzute în fibre optice (Gong și colab., 2016).

- Yb: Itterbiul emite adesea în jur de 1,0 până la 1,1 µm, ceea ce îl face potrivit pentru o gamă largă de aplicații, inclusiv lasere și amplificatoare de mare putere. Yb este adesea folosit ca sensibilizator pentru Er pentru a spori eficiența dispozitivelor dopate cu Er prin transferul de energie de la Yb la Er.

- Nd: Materialele dopate cu neodim emit de obicei aproximativ 1,06 µm. Nd:YAG, de exemplu, este renumit pentru eficiența sa și este utilizat pe scară largă atât în laserele industriale, cât și în cele medicale (Y. Chang și colab., 2009).

Mecanisme de transfer de energie:

- Co-dopaje Er și Yb: Co-dopajul Er și Yb într-un mediu gazdă este benefică pentru creșterea emisiei în intervalul 1,5-1,6 µm. Yb acționează ca un sensibilizator eficient pentru Er prin absorbția luminii pompei și transferul de energie către ionii Er, ceea ce duce la o emisie amplificată în banda de telecomunicații. Acest transfer de energie este crucial pentru funcționarea amplificatoarelor cu fibre dopate cu Er (EDFA) (DK Vysokikh și colab., 2023).

- Nd: Nd nu necesită de obicei un sensibilizator precum Yb în sistemele dopate cu Er. Eficiența lui Nd este derivată din absorbția sa directă a luminii pompei și emisia ulterioară, făcându-l un mediu de câștig laser simplu și eficient.

Aplicatii:

- Er:Utilizat în principal în telecomunicații datorită emisiei sale la 1,55 µm, care coincide cu fereastra de pierdere minimă a fibrelor optice de silice. Mediile de câștig dopate cu Er sunt esențiale pentru amplificatoarele optice și laserele din sistemele de comunicații cu fibră optică pe distanțe lungi.

- Yb:Folosit adesea în aplicații de mare putere datorită structurii sale electronice relativ simple, care permite pomparea eficientă a diodelor și puterea mare de ieșire. Materialele dopate cu Yb sunt, de asemenea, folosite pentru a îmbunătăți performanța sistemelor dopate cu Er.

- Nd: Potrivit pentru o gamă largă de aplicații, de la tăiere și sudare industrială până la lasere medicale. Laserele Nd:YAG sunt deosebit de apreciate pentru eficiența, puterea și versatilitatea lor.

De ce am ales Nd:YAG ca mediu de câștig în laserul DPSS

Un laser DPSS este un tip de laser care utilizează un mediu de câștig în stare solidă (cum ar fi Nd: YAG) pompat de o diodă laser cu semiconductor. Această tehnologie permite lasere compacte și eficiente, capabile să producă fascicule de înaltă calitate în spectrul vizibil în infraroșu. Pentru un articol detaliat, ați putea lua în considerare căutarea prin baze de date științifice de renume sau editori pentru recenzii complete despre tehnologia laser DPSS.

[Produs înrudit:Laser cu stare solidă pompat cu diodă]

Nd:YAG este adesea folosit ca mediu de câștig în modulele laser pompate cu semiconductori din mai multe motive, după cum au subliniat diferite studii:

1. Eficiență ridicată și putere de ieșire: Un proiect și simulări ale unui modul laser Nd:YAG cu pompare laterală cu diodă au demonstrat o eficiență semnificativă, cu un laser Nd:YAG cu pompare laterală cu diodă oferind o putere medie maximă de 220 W, menținând în același timp energia constantă per impuls într-un interval larg de frecvență. Acest lucru indică eficiența ridicată și potențialul de putere mare de ieșire a laserelor Nd:YAG atunci când sunt pompate cu diode (Lera et al., 2016).
2.Flexibilitate și fiabilitate operaționalăS-a demonstrat că ceramica Nd:YAG funcționează eficient la diferite lungimi de undă, inclusiv lungimi de undă sigure pentru ochi, cu o eficiență optic-optică ridicată. Acest lucru demonstrează versatilitatea și fiabilitatea Nd:YAG ca mediu de câștig în diferite aplicații laser (Zhang și colab., 2013).
3.Longevitate și calitatea fasciculului: Cercetările asupra unui laser Nd:YAG cu pompare cu diode extrem de eficient au subliniat longevitatea și performanța constantă a acestuia, indicând adecvarea Nd:YAG pentru aplicații care necesită surse laser durabile și fiabile. Studiul a raportat o funcționare extinsă cu mai mult de 4,8 x 10^9 fotografii fără deteriorare optică, menținând o calitate excelentă a fasciculului (Coyle et al., 2004).
4. Funcționare cu undă continuă foarte eficientă:Studiile au demonstrat funcționarea foarte eficientă în undă continuă (CW) a laserelor Nd:YAG, evidențiind eficacitatea lor ca mediu de câștig în sistemele laser pompate cu diode. Aceasta include obținerea unor eficiențe ridicate de conversie optică și eficiențe de pantă, atestând în continuare adecvarea Nd:YAG pentru aplicații cu laser de înaltă eficiență (Zhu et al., 2013).

Combinația dintre eficiența ridicată, puterea de ieșire, flexibilitatea operațională, fiabilitatea, longevitatea și calitatea excelentă a fasciculului face din Nd:YAG un mediu de câștig preferat în modulele laser pompate cu semiconductori pentru o gamă largă de aplicații.

Referinţă

Chang, Y., Su, K., Chang, H. și Chen, Y. (2009). Laser compact eficient Q-switched, sigur pentru ochi, la 1525 nm, cu un cristal Nd:YVO4 legat prin difuzie ca mediu auto-Raman. Optics Express, 17(6), 4330-4335.

Gong, G., Chen, Y., Lin, Y., Huang, J., Gong, X., Luo, Z. și Huang, Y. (2016). Creșterea și proprietățile spectroscopice ale cristalului Er:Yb:KGd(PO3)_4 ca mediu promițător de câștig laser de 155 µm. Optical Materials Express, 6, 3518-3526.

Vysokikh, DK, Bazakutsa, A., Dorofeenko, AV și Butov, O. (2023). Model bazat pe experiment al mediu de câștig Er/Yb pentru amplificatoare cu fibră și lasere. Jurnalul Societății Optice din 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). Simulări ale profilului de câștig și ale performanței unui laser QCW Nd:YAG cu pompare laterală cu diodă. 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). Laser ceramic Nd:YAG de înaltă eficiență, care funcționează la 1442,8 nm. Optics Letters, 38(16), 3075-3077.

Coyle, DB, Kay, R., Stysley, P., & Poulios, D. (2004). Laser Nd:YAG eficient, fiabil, cu durată lungă de viață, pompat cu diode pentru altimetrie topografică a vegetației spațiale. Applied Optics, 43(27), 5236-5242.

Zhu, HY, Xu, CW, Zhang, J., Tang, D., Luo, D. și Duan, Y. (2013). Laser ceramice Nd:YAG cu undă continuă de mare eficiență la 946 nm. Scrisori de fizică cu laser, 10.

Disclaimer:

Declarăm prin prezenta că unele dintre imaginile afișate pe site-ul nostru sunt colectate de pe Internet și Wikipedia, cu scopul de a promova educația și schimbul de informații. Respectăm drepturile de proprietate intelectuală ale tuturor creatorilor. Utilizarea acestor imagini nu este destinată unui câștig comercial.
Dacă considerați că oricare dintre conținutul utilizat vă încalcă drepturile de autor, vă rugăm să ne contactați. Suntem mai mult decât dispuși să luăm măsurile adecvate, inclusiv eliminarea imaginilor sau acordarea unei atribuiri adecvate, pentru a asigura conformitatea cu legile și reglementările privind proprietatea intelectuală. Scopul nostru este să menținem o platformă bogată în conținut, corectă și care respectă drepturile de proprietate intelectuală ale altora.
Vă rugăm să ne contactați la următoarea adresă de e-mail:sales@lumispot.cn. Ne angajăm să luăm măsuri imediate la primirea oricărei notificări și să garantăm o cooperare de 100% în rezolvarea oricăror astfel de probleme.

Cuprins: