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

Абонирайте се за нашите социални медии за бързи публикации

Какво е лазерна усилваща среда?

Лазерната среда 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 в по-ниско енергийно състояние. Този процес усилва светлината, преминаваща през средата, което е от основно значение за работата на лазера.

[Свързан блог:]Ключови компоненти на лазера]

Какъв е обичайният среден коефициент на усилване?

Средата за усилване може да бъде разнообразна, включителногазове, течности (багрила), твърди вещества(кристали или стъкла, легирани с йони на редкоземни или преходни метали) и полупроводници.Твърдотелни лазериНапример, често се използват кристали като Nd:YAG (итриево-алуминиев гранат, легиран с неодим) или стъкла, легирани с редкоземни елементи. Багрилните лазери използват органични багрила, разтворени в разтворители, а газовите лазери използват газове или газови смеси.

Лазерни пръчки (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 вълните на излъчване:

- Er: Ербият обикновено излъчва при 1,55 µm, което е в безопасната за очите област и е изключително 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 мощни лазери и усилватели. Yb често се използва като сенсибилизатор за Er, за да се подобри ефективността на устройства, легирани с Er, чрез прехвърляне на енергия от Yb към Er.

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

Механизми за пренос на енергия:

- Съвместно легиране на Er и Yb: Съвместното легиране на Er и Yb в приемната среда е полезно за усилване на емисията в диапазона 1,5-1,6 µm. Yb действа като ефикасен сенсибилизатор за Er, като абсорбира светлината на помпата и прехвърля енергия към Er йони, което води до усилена емисия в телекомуникационния диапазон. Този пренос на енергия е от решаващо значение за работата на Er-легирани оптични усилватели (EDFA) (DK Vysokih et al., 2023).

- Nd: Nd обикновено не изисква сенсибилизатор като Yb в Er-легирани системи. Ефективността на Nd се дължи на директното му абсорбиране на помпената светлина и последващото излъчване, което го прави лесна и ефикасна среда за усилване на лазера.

Приложения:

- Ъъъ:Използва се предимно в телекомуникациите поради емисията си при 1,55 µm, което съвпада с минималния прозорец на загуби на силициевите оптични влакна. Усилващите среди, легирани с ербий, са от решаващо значение за оптичните усилватели и лазери в оптичните комуникационни системи на дълги разстояния.

- Yb:Често се използва във високоенергийни приложения поради относително простата си електронна структура, която позволява ефективно диодно напомпване и висока изходна мощност. Материалите, легирани с Yb, се използват и за подобряване на производителността на системи, легирани с Er.

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

Защо избрахме Nd:YAG като усилваща среда в DPSS лазера

DPSS лазерът е вид лазер, който използва твърдотелна усилваща среда (като Nd:YAG), напомпвана от полупроводников лазерен диод. Тази технология позволява създаването на компактни, ефективни лазери, способни да произвеждат висококачествени лъчи във видимия до инфрачервения спектър. За подробна статия можете да потърсите в реномирани научни бази данни или издателства подробни обзори на DPSS лазерната технология.

Свързан продукт:Диодно напомпван твърдотелен лазер]

Nd:YAG често се използва като усилваща среда в лазерни модули с полупроводниково напомпване по няколко причини, както е подчертано от различни изследвания:

1. Висока ефективност и изходна мощностПроектиране и симулации на Nd:YAG лазерен модул с диодно странично напомпване демонстрираха значителна ефективност, като диодният 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 потенциал за висока изходна мощност на Nd:YAG лазери, когато се напомпват от диоди (Lera et al., 2016).
2. Оперативна гъвкавост и надеждностNd:YAG керамиката е доказано ефикасна при различни дължини на вълните, включително безопасни за очите дължини на вълните, с висока оптична ефективност. Това демонстрира гъвкавостта и надеждността на Nd:YAG като усилваща среда в различни лазерни приложения (Zhang et al., 2013).
3. Дълголетие и качество на лъчаИзследвания върху високоефективен, диодно напомпван Nd:YAG лазер подчертават 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 импулса без оптични повреди, поддържайки отлично качество на лъча (Coyle et al., 2004).
4. Високоефективна работа с непрекъсната вълна:Проучванията са демонстрирали високоефективната работа в непрекъснато-вълнов (CW) режим на Nd:YAG лазери, подчертавайки тяхната ефективност като усилваща среда в диодно-помпани лазерни системи. Това включва постигане на висока ефективност на оптичното преобразуване и ефективност на наклона, което допълнително потвърждава 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.

Референция

Chang, Y., Su, K., Chang, H., & Chen, Y. (2009). Компактен, ефикасен и безопасен за очите лазер с Q-превключване при 1525 nm с двукраен дифузионно свързан Nd:YVO4 кристал като само-Раманова среда. Optics Express, 17(6), 4330-4335.

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

Високих, Д.К., Базакуца, А., Дорофеенко, А.В. и Бутов, О. (2023). Експериментален модел на Er/Yb среда за усилване за влакнести усилватели и лазери. 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). Симулации на профила на усилване и производителност на QCW Nd:YAG лазер с диодно странично изпомпване. Приложна оптика, 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). Високоефективен Nd:YAG керамичен лазер, безопасен за очите, работещ при 1442.8 nm. Optics Letters, 38(16), 3075-3077.

Coyle, DB, Kay, R., Stysley, P., & Poulios, D. (2004). Ефективен, надежден, дълготраен, диодно напомпван Nd:YAG лазер за космическа топографска алтиметрия на растителността. Applied Optics, 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. Laser Physics Letters, 10.

Отказ от отговорност:

С настоящото декларираме, че някои от изображенията, показани на нашия уебсайт, са събрани от интернет и Уикипедия, с цел насърчаване на образованието и споделянето на информация. Ние уважаваме правата върху интелектуална собственост на всички създатели. 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 подходящо посочване на авторството, 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 върху интелектуална собственост на другите.
Моля, свържете се с нас на следния имейл адрес:sales@lumispot.cnАнгажираме се да предприемем незабавни действия при получаване на всяко уведомление и гарантираме 100% съдействие при разрешаването на подобни проблеми.

Съдържание：