Новини - Чому ми використовуємо кристал Nd: YAG як середовище посилення в лазері DPSS?

Підпишіться на наші соціальні мережі, щоб отримувати оперативні публікації

Що таке середовище лазерного посилення?

Середовище лазерного підсилення – це матеріал, який підсилює світло шляхом вимушеного випромінювання. Коли атоми або молекули середовища збуджуються до вищих енергетичних рівнів, вони можуть випромінювати фотони певної довжини хвилі, повертаючись до нижчого енергетичного стану. Цей процес посилює світло, що проходить крізь середовище, що є фундаментальним для роботи лазера.

[Пов’язаний блог:Основні компоненти лазера]

Яке звичайне середовище посилення?

Коефіцієнт підсилення середовища можна варіювати, в т.чгази, рідини (барвники), тверді речовини(кристали або скла, леговані іонами рідкоземельних або перехідних металів), і напівпровідники.Твердотільні лазери, наприклад, часто використовують такі кристали, як Nd: YAG (ітрієвий алюмінієвий гранат, легований неодимом) або скла, леговані рідкоземельними елементами. Лазери на барвниках використовують органічні барвники, розчинені в розчинниках, а газові лазери використовують гази або газові суміші.

Лазерні стрижні (зліва направо): Ruby, Alexandrite, Er:YAG, Nd:YAG

Відмінності між Nd (неодимом), Er (ербієм) та Yb (ітербієм) як середовищами посилення

в першу чергу стосуються їх довжин хвиль випромінювання, механізмів передачі енергії та застосувань, особливо в контексті легованих лазерних матеріалів.

Довжини хвилі випромінювання:

- Er: ербій зазвичай випромінює на 1,55 мкм, що є безпечним для очей регіоном і дуже корисним для телекомунікаційних застосувань завдяки низьким втратам в оптичних волокнах (Gong et al., 2016).

- Yb: ітербій часто випромінює приблизно від 1,0 до 1,1 мкм, що робить його придатним для широкого спектру застосувань, включаючи високопотужні лазери та підсилювачі. Yb часто використовується як сенсибілізатор для Er для підвищення ефективності пристроїв, легованих Er, шляхом передачі енергії від Yb до Er.

- Nd: матеріали, леговані неодимом, зазвичай випромінюють близько 1,06 мкм. Nd:YAG, наприклад, відомий своєю ефективністю і широко використовується як у промислових, так і в медичних лазерах (Y. Chang et al., 2009).

Механізми передачі енергії:

- Спільне легування Er та Yb: спільне легування Er та Yb у базовому середовищі є корисним для посилення випромінювання в діапазоні 1,5-1,6 мкм. Yb діє як ефективний сенсибілізатор для Er, поглинаючи світло накачування та передаючи енергію іонам Er, що призводить до посиленого випромінювання в телекомунікаційному діапазоні. Ця передача енергії має вирішальне значення для роботи волоконних підсилювачів, легованих Er (EDFA) (Д. К. Високих та ін., 2023).

- Nd: Nd зазвичай не потребує сенсибілізатора, як Yb, у системах, легованих Er. Ефективність Nd визначається його прямим поглинанням світла накачки та подальшим випромінюванням, що робить його простим і ефективним середовищем лазерного посилення.

Застосування:

- Ер:В основному використовується в телекомунікаціях завдяки випромінюванню 1,55 мкм, що збігається з вікном мінімальних втрат кремнеземних оптичних волокон. Середовище підсилення, леговане Er, має вирішальне значення для оптичних підсилювачів і лазерів у волоконно-оптичних системах зв’язку на великій відстані.

- Yb:Часто використовується в додатках із високою потужністю завдяки своїй відносно простій електронній структурі, яка забезпечує ефективну діодну накачування та високу вихідну потужність. Матеріали, леговані Yb, також використовуються для підвищення продуктивності систем, легованих Er.

- Nd: Добре підходить для широкого діапазону застосувань, від промислового різання та зварювання до медичних лазерів. Лазери Nd:YAG особливо цінуються за їх ефективність, потужність і універсальність.

Чому ми обрали Nd:YAG як середовище посилення в лазері DPSS

Лазер DPSS — це тип лазера, у якому використовується твердотільне підсилювальне середовище (наприклад, Nd: YAG), що накачується напівпровідниковим лазерним діодом. Ця технологія дозволяє створити компактні ефективні лазери, здатні виробляти високоякісні промені у видимому та інфрачервоному спектрі. Щоб отримати детальну статтю, ви можете пошукати в авторитетних наукових базах даних або видавцях вичерпні огляди лазерної технології DPSS.

[Схожий продукт:Твердотільний лазер з діодним накачуванням]

Nd:YAG часто використовується як підсилювальне середовище в лазерних модулях з напівпровідниковою накачкою з кількох причин, як підкреслено різними дослідженнями:

1. Висока ефективність і вихідна потужність: Конструкція та моделювання лазерного модуля Nd:YAG з діодним бічним накачуванням продемонстрували значну ефективність, причому Nd:YAG-лазер із діодним бічним накачуванням забезпечує максимальну середню потужність 220 Вт, зберігаючи постійну енергію на імпульс у широкому діапазоні частот. Це вказує на високу ефективність і потенціал для високої вихідної потужності лазерів Nd:YAG при накачуванні діодами (Lera et al., 2016).
2. Операційна гнучкість і надійністьПоказано, що кераміка Nd:YAG ефективно працює на різних довжинах хвиль, у тому числі на безпечних для очей довжинах хвиль, із високою оптичною ефективністю. Це демонструє універсальність і надійність Nd:YAG як середовища посилення в різних лазерних застосуваннях (Zhang et al., 2013).
3. Довговічність і якість променя: Дослідження високоефективного Nd:YAG-лазера з діодною накачкою підкреслили його довговічність і постійну продуктивність, що вказує на придатність Nd:YAG для застосувань, які потребують міцних і надійних лазерних джерел. Дослідження повідомило про тривалу роботу з більш ніж 4,8 x 10^9 знімків без оптичного пошкодження, зберігаючи чудову якість променя (Coyle та ін., 2004).
4. Високоефективна безперервна робота:Дослідження продемонстрували високоефективну безперервну (CW) роботу Nd:YAG-лазерів, підкресливши їхню ефективність як середовища підсилення в лазерних системах з діодним накачуванням. Це включає досягнення високої ефективності оптичного перетворення та ефективності нахилу, що додатково підтверджує придатність Nd:YAG для застосування високоефективного лазера (Zhu et al., 2013).

Поєднання високої ефективності, вихідної потужності, робочої гнучкості, надійності, довговічності та відмінної якості променя робить Nd:YAG кращим середовищем посилення в лазерних модулях з напівпровідниковою накачкою для широкого спектру застосувань.

довідка

Чанг Ю., Су К., Чанг Х. та Чен Ю. (2009). Компактний ефективний безпечний для ока лазер із модуляцією добротності на довжині хвилі 1525 нм із двостороннім дифузійним зв’язком кристала Nd:YVO4 як середовища Раманівського розсіювання. Optics Express, 17 (6), 4330-4335.

Gong, G., Chen, Y., Lin, Y., Huang, J., Gong, X., Luo, Z., & Huang, Y. (2016). Рост і спектроскопічні властивості кристала Er:Yb:KGd(PO3)_4 як перспективного середовища лазерного посилення 155 мкм. Optical Materials Express, 6, 3518-3526.

Високих Д. К., Базакуца А., Дорофєєнко А. В., Бутов О. (2023). Експериментальна модель підсилювального середовища Er/Yb для волоконних підсилювачів і лазерів. Журнал Оптичного товариства Америки Б.

Лера Р., Валле-Брозас Ф., Торрес-Пейро С., Руїс-де-ла-Крус А., Галан М., Беллідо П., Займетц М., Бенлох Дж. & Roso, L. (2016). Моделювання профілю підсилення та продуктивності лазера QCW Nd:YAG з діодною бічним накачуванням. Прикладна оптика, 55 (33), 9573-9576.

Чжан, Х., Чень, X., Ван, К., Чжан, X., Чанг, Дж., Гао, Л., Шен, Х., Цун, З., Лю, З., Тао, X., і Лі, П. (2013). Високоефективний Nd:YAG керамічний безпечний для очей лазер, що працює на 1442,8 нм. Optics Letters, 38 (16), 3075-3077.

Койл, Д. Б., Кей, Р., Стайслі, П., і Пуліос, Д. (2004). Ефективний, надійний, довговічний Nd:YAG-лазер з діодною накачкою для космічної топографічної альтиметрії рослинності. Прикладна оптика, 43 (27), 5236-5242.

Zhu, HY, Xu, CW, Zhang, J., Tang, D., Luo, D., & Duan, Y. (2013). Високоефективні безперервні керамічні лазери Nd:YAG на 946 нм. Листи з лазерної фізики, 10.

Відмова від відповідальності:

Цим ми заявляємо, що деякі зображення, розміщені на нашому веб-сайті, зібрані з Інтернету та Вікіпедії з метою просування освіти та обміну інформацією. Ми поважаємо права інтелектуальної власності всіх творців. Використання цих зображень не призначене для отримання комерційної вигоди.
Якщо ви вважаєте, що будь-який із використаного вмісту порушує ваші авторські права, зв’яжіться з нами. Ми більш ніж готові вжити відповідних заходів, зокрема видалення зображень або надання належного посилання на джерело, щоб забезпечити дотримання законів і правил інтелектуальної власності. Наша мета полягає в тому, щоб підтримувати платформу з багатим вмістом, справедливу та поважати права інтелектуальної власності інших.
Будь ласка, зв'яжіться з нами за такою електронною адресою:sales@lumispot.cn. Ми зобов’язуємося вжити негайних заходів після отримання будь-якого повідомлення та гарантуємо 100% співпрацю у вирішенні будь-яких подібних проблем.

Зміст: