Новини - Защо използваме Nd: YAG кристал като усилваща среда в DPSS лазер?

Абонирайте се за нашите социални медии за бърза публикация

Какво е среда за лазерно усилване?

Средата за лазерно усилване е материал, който усилва светлината чрез стимулирано излъчване. Когато атомите или молекулите на средата са възбудени до по-високи енергийни нива, те могат да излъчват фотони с определена дължина на вълната, когато се връщат към по-ниско енергийно състояние. Този процес усилва светлината, преминаваща през средата, което е фундаментално за работата на лазера.

[Свързан блог:Основни компоненти на лазера]

Каква е обичайната среда за усилване?

Средата за усилване може да варира, включителногазове, течности (бои), твърди вещества(кристали или стъкла, легирани с редкоземни или преходни метални йони) и полупроводници.Твърдотелни лазери, например, често използват кристали като Nd: YAG (итриев алуминиев гранат с добавка на неодим) или стъкла, легирани с редкоземни елементи. Багрилните лазери използват органични багрила, разтворени в разтворители, а газовите лазери използват газове или газови смеси.

Лазерни пръти (отляво надясно): Рубин, Александрит, Er:YAG, Nd:YAG

Разликите между Nd (неодим), Er (ербий) и Yb (итербий) като усилващи среди

се отнасят предимно до техните дължини на вълните на излъчване, механизми за пренос на енергия и приложения, особено в контекста на легирани лазерни материали.

Дължини на вълната на излъчване:

- Er: Ербият обикновено излъчва при 1,55 µm, което е в безопасен за очите регион и е много полезно за телекомуникационни приложения поради ниските си загуби в оптичните влакна (Gong et al., 2016).

- Yb: Итербият често излъчва около 1,0 до 1,1 µm, което го прави подходящ за широк спектър от приложения, включително високомощни лазери и усилватели. Yb често се използва като сенсибилизатор за Er за подобряване на ефективността на легираните с Er устройства чрез прехвърляне на енергия от Yb към Er.

- Nd: Легираните с неодим материали обикновено излъчват около 1,06 µm. Nd:YAG, например, е известен със своята ефективност и се използва широко както в промишлени, така и в медицински лазери (Y. Chang et al., 2009).

Механизми за пренос на енергия:

- Ко-допинг на Er и Yb: Ко-допингът на Er и Yb в приемната среда е от полза за подобряване на емисиите в диапазона 1,5-1,6 µm. Yb действа като ефективен сенсибилизатор за Er, като абсорбира светлината на помпата и прехвърля енергия към Er йони, което води до усилено излъчване в телекомуникационния обхват. Този трансфер на енергия е от решаващо значение за работата на усилватели с влакна с добавка на Er (EDFA) (DK Vysokikh et al., 2023).

- Nd: Nd обикновено не изисква сенсибилизатор като Yb в легирани с Er системи. Ефективността на Nd произтича от директното му поглъщане на светлината на помпата и последващото излъчване, което го прави проста и ефективна среда за лазерно усилване.

Приложения:

- Ер:Използва се основно в телекомуникациите поради излъчването си при 1,55 µm, което съвпада с прозореца за минимални загуби на силициевите оптични влакна. Средите за усилване, легирани с Er, са критични за оптичните усилватели и лазери в оптичните комуникационни системи на дълги разстояния.

- Yb:Често се използва в приложения с висока мощност поради относително простата си електронна структура, която позволява ефективно диодно изпомпване и висока мощност. Материалите, легирани с Yb, също се използват за подобряване на производителността на системите, легирани с Er.

- Nd: Подходящ за широк спектър от приложения, от индустриално рязане и заваряване до медицински лазери. Nd:YAG лазерите са особено ценени заради тяхната ефективност, мощност и гъвкавост.

Защо избрахме Nd:YAG като усилваща среда в DPSS лазера

DPSS лазерът е вид лазер, който използва усилваща среда в твърдо състояние (като Nd: YAG), изпомпвана от полупроводников лазерен диод. Тази технология позволява компактни, ефективни лазери, способни да произвеждат висококачествени лъчи във видимия към инфрачервения спектър. За подробна статия може да обмислите търсене в реномирани научни бази данни или издатели за изчерпателни прегледи на DPSS лазерната технология.

[Свързан продукт:Твърдотелен лазер с диодна помпа]

Nd:YAG често се използва като усилваща среда в лазерни модули с полупроводникова помпа по няколко причини, както се подчертава от различни проучвания:

1. Висока ефективност и изходна мощност: Дизайн и симулации на диоден странично изпомпван Nd:YAG лазерен модул показаха значителна ефективност, като диоден странично изпомпван Nd:YAG лазер осигурява максимална средна мощност от 220 W, като същевременно поддържа постоянна енергия на импулс в широк честотен диапазон. Това показва високата ефективност и потенциала за висока мощност на Nd:YAG лазерите, когато се изпомпват от диоди (Lera et al., 2016).
2. Оперативна гъвкавост и надеждностДоказано е, че Nd:YAG керамиката работи ефективно при различни дължини на вълната, включително безопасни за очите дължини на вълната, с висока оптична към оптична ефективност. Това демонстрира гъвкавостта и надеждността на Nd:YAG като усилваща среда в различни лазерни приложения (Zhang et al., 2013).
3. дълготрайност и качество на лъча: Изследванията на високоефективен, диодно изпомпван, Nd:YAG лазер подчертаха неговата дълготрайност и постоянна производителност, което показва пригодността на Nd:YAG за приложения, изискващи издръжливи и надеждни лазерни източници. Проучването съобщава за продължителна работа с повече от 4,8 x 10^9 изстрела без оптични повреди, поддържайки отлично качество на лъча (Coyle et al., 2004).
4. Високоефективна работа с непрекъсната вълна:Проучванията демонстрират високоефективната работа с непрекъсната вълна (CW) на Nd:YAG лазери, подчертавайки тяхната ефективност като усилваща среда в лазерни системи с диодна помпа. Това включва постигане на висока ефективност на оптичното преобразуване и ефективност на наклона, което допълнително удостоверява пригодността на Nd:YAG за високоефективни лазерни приложения (Zhu et al., 2013).

Комбинацията от висока ефективност, изходна мощност, оперативна гъвкавост, надеждност, дълготрайност и отлично качество на лъча прави Nd:YAG предпочитана среда за усилване в полупроводникови лазерни модули за широк спектър от приложения.

справка

Chang, Y., Su, K., Chang, H., & Chen, Y. (2009). Компактен ефективен безопасен за очите лазер с Q-превключвател при 1525 nm с двоен край дифузионно свързан кристал Nd:YVO4 като среда за собствен Раман. Optics Express, 17 (6), 4330-4335.

Gong, G., Chen, Y., Lin, Y., Huang, J., Gong, X., Luo, Z., & Huang, Y. (2016). Растеж и спектроскопични свойства на кристал Er:Yb:KGd(PO3)_4 като обещаваща среда за лазерно усилване от 155 µm. Optical Materials Express, 6, 3518-3526.

Vysokikh, DK, Bazakutsa, A., Dorofeenko, AV, & Butov, O. (2023). Базиран на експеримент модел на усилваща среда Er/Yb за оптични усилватели и лазери. Вестник на Оптичното общество на Америка 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). Симулации на профила на усилване и производителност на QCW Nd:YAG лазер с диодно странично изпомпване. Приложна оптика, 55 (33), 9573-9576.

Джан, Х., Чен, X., Уанг, К., Джан, X., Чанг, Дж., Гао, Л., Шен, Х., Конг, З., Лиу, З., Тао, X., & Li, P. (2013). Високоефективен Nd:YAG керамичен безопасен за очите лазер, работещ при 1442,8 nm. Оптични писма, 38 (16), 3075-3077.

Coyle, DB, Kay, R., Stysley, P., & Poulios, D. (2004). Ефективен, надежден, дълготраен, диодно изпомпван Nd:YAG лазер за космическа топографска алтиметрия на растителността. Приложна оптика, 43 (27), 5236-5242.

Zhu, HY, Xu, CW, Zhang, J., Tang, D., Luo, D., & Duan, Y. (2013). Високоефективни Nd:YAG керамични лазери с непрекъсната вълна при 946 nm. Писма по лазерна физика, 10.

Отказ от отговорност:

С настоящото декларираме, че някои от изображенията, показани на нашия уебсайт, са събрани от Интернет и Wikipedia с цел насърчаване на образованието и споделянето на информация. Ние уважаваме правата на интелектуална собственост на всички творци. Използването на тези изображения не е предназначено за търговска печалба.
Ако смятате, че някое от използваното съдържание нарушава вашите авторски права, моля свържете се с нас. Ние сме повече от готови да предприемем подходящи мерки, включително премахване на изображения или предоставяне на правилно авторство, за да гарантираме спазването на законите и разпоредбите за интелектуална собственост. Нашата цел е да поддържаме платформа, която е богата на съдържание, справедлива и зачита правата на интелектуална собственост на другите.
Моля, свържете се с нас на следния имейл адрес:sales@lumispot.cn. Ние се ангажираме да предприемем незабавни действия при получаване на всяко известие и гарантираме 100% сътрудничество при разрешаването на всички подобни проблеми.

Съдържание: