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

Abonați-vă la rețelele noastre sociale pentru postări prompte

Ce este un mediu de amplificare laser?

Un mediu cu amplificare laser este un material care amplifică lumina prin emisie stimulată. Când atomii sau moleculele mediului sunt excitate la niveluri de energie mai ridicate, acestea pot emite fotoni de 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 conex:]Componentele cheie ale laserului]

Care este mediul de câștig obișnuit?

Mediul de amplificare poate fi variat, inclusivgaze, lichide (coloranți), solide(cristale sau sticle dopate cu ioni de pământuri rare sau metale de tranziție) și semiconductori.Lasere în stare solidă, de exemplu, se folosesc adesea cristale precum Nd:YAG (granat de ytriu și aluminiu dopat cu neodim) sau sticlă dopată cu elemente de pământuri rare. Laserele cu coloranți utilizează 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 (erbiu) și Yb (ytterbiu) ca medii de amplificare

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

Lungimi de undă de emisie:

- Er: Erbiul emite de obicei la 1,55 µm, ceea ce se află în regiunea sigură pentru ochi și este foarte util pentru aplicațiile de telecomunicații datorită pierderilor reduse în fibrele optice (Gong et al., 2016).

- Yb: Yterbiul 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 utilizat 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 în jur de 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-doparea Er și Yb: Co-doparea Er și Yb într-un mediu gazdă este benefică pentru amplificarea emisiei în intervalul 1,5-1,6 µm. Yb acționează ca un sensibilizator eficient pentru Er prin absorbția luminii de pompă și transferul de energie către ionii de Er, ducând la amplificarea emisiei în banda de telecomunicații. Acest transfer de energie este crucial pentru funcționarea amplificatoarelor cu fibră optică dopate cu Er (EDFA) (DK Vysokikh et al., 2023).

- Nd: Nd nu necesită de obicei un sensibilizator precum Yb în sistemele dopate cu Er. Eficiența Nd-ului derivă din absorbția directă a luminii de pompă și emisia ulterioară, ceea ce îl face un mediu de amplificare laser simplu și eficient.

Aplicații:

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

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

- NdPotrivit pentru o gamă largă de aplicații, de la tăiere industrială și sudură 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 amplificare în laserul DPSS

Un laser DPSS este un tip de laser care utilizează un mediu de amplificare în stare solidă (cum ar fi Nd: YAG) pompat de o diodă laser semiconductoare. Această tehnologie permite obținerea de lasere compacte și eficiente, capabile să producă fascicule de înaltă calitate în spectrul vizibil-infraroșu. Pentru un articol detaliat, puteți căuta recenzii complete despre tehnologia laser DPSS în baze de date științifice sau la edituri de renume.

[Produs similar:]Laser în stare solidă pompat cu diodă]

Nd:YAG este adesea utilizat ca mediu de amplificare în modulele laser pompate cu semiconductori din mai multe motive, așa cum au fost evidențiate de diverse studii:

1. Eficiență ridicată și putere de ieșireUn proiect și simulări ale unui modul laser Nd:YAG pompat lateral cu diodă au demonstrat o eficiență semnificativă, un laser Nd:YAG pompat lateral cu diodă oferind o putere medie maximă de 220 W, menținând în același timp o energie constantă per impuls într-o gamă largă de frecvențe. Acest lucru indică eficiența ridicată și potențialul de putere mare de ieșire al laserelor Nd:YAG atunci când sunt pompate de diode (Lera et al., 2016).
2. Flexibilitate operațională și fiabilitateCeramica Nd:YAG s-a dovedit a funcționa eficient la diferite lungimi de undă, inclusiv lungimi de undă sigure pentru ochi, cu o eficiență optic-optic ridicată. Acest lucru demonstrează versatilitatea și fiabilitatea Nd:YAG ca mediu de amplificare în diferite aplicații laser (Zhang et al., 2013).
3. Longevitate și calitate a fascicululuiCercetările privind un laser Nd:YAG extrem de eficient, pompat cu diode, 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 peste 4,8 x 10^9 focuri fără deteriorări optice, menținând o calitate excelentă a fasciculului (Coyle și colab., 2004).
4. Funcționare cu undă continuă extrem de eficientă:Studiile au demonstrat funcționarea extrem de eficientă în undă continuă (CW) a laserelor Nd:YAG, subliniind eficacitatea lor ca mediu de amplificare în sistemele laser pompate cu diode. Aceasta include obținerea unor eficiențe ridicate de conversie optică și a unor eficiențe de pantă, atestând în continuare caracterul adecvat al Nd:YAG pentru aplicații laser de înaltă eficiență (Zhu et al., 2013).

Combinația dintre eficiență ridicată, putere de ieșire, flexibilitate operațională, fiabilitate, longevitate și calitate excelentă a fasciculului face din Nd:YAG un mediu de amplificare 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, cu comutare Q, sigur pentru ochi, la 1525 nm, cu un cristal Nd:YVO4 cu legătură de difuzie la două capete 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). Proprietăți de creștere și spectroscopice ale cristalului Er:Yb:KGd(PO3)_4 ca mediu promițător cu amplificare laser de 155 µm. Optical Materials Express, 6, 3518-3526.

Vysokikh, DK, Bazakutsa, A., Dorofeenko, AV și Butov, O. (2023). Model bazat pe experimente al mediului de amplificare Er/Yb pentru amplificatoare cu fibră și lasere. 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). 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. și Li, P. (2013). Laser ceramic Nd:YAG de înaltă eficiență, sigur pentru ochi, care funcționează la 1442,8 nm. Optics Letters, 38(16), 3075-3077.

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

Zhu, HY, Xu, CW, Zhang, J., Tang, D., Luo, D. și Duan, Y. (2013). Lasere ceramice Nd:YAG cu undă continuă de înaltă eficiență la 946 nm. Laser Physics Letters, 10.

Declinare de responsabilitate:

Prin prezenta, declarăm că unele dintre imaginile afișate pe site-ul nostru web sunt colectate de pe internet și Wikipedia, cu scopul de a promova educația și partajarea informațiilor. Respectăm drepturile de proprietate intelectuală ale tuturor creatorilor. Utilizarea acestor imagini nu este destinată câștigurilor comerciale.
Dacă considerați că oricare dintre conținuturile utilizate vă încalcă drepturile de autor, vă rugăm să ne contactați. Suntem mai mult decât dispuși să luăm măsuri adecvate, inclusiv eliminarea imaginilor sau furnizarea unei atribuiri corespunzătoare, pentru a asigura respectarea legilor și reglementărilor privind proprietatea intelectuală. Scopul nostru este de a menține 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.cnNe angajăm să luăm măsuri imediate la primirea oricărei notificări și garantăm cooperare 100% în rezolvarea oricăror astfel de probleme.

Cuprins: