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

Підпишіться на наші соціальні мережі для оперативної публікації

Що таке лазерний засіб посилення?

Лазерне середовище для посилення – 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 підсилює світло, що проходить через середовище, що є основоположним для роботи лазера.

[Схожий блог:]Основні компоненти лазера]

Який звичайний середній коефіцієнт посилення?

Середовище посилення може бути різноманітним, включаючигази, рідини (барвники), тверді речовини(кристали або скло, леговані іонами рідкісноземельних або перехідних металів), та напівпровідники.Твердотільні лазериНаприклад, часто використовують кристали, такі як Nd:YAG (неодимом легований ітрій-алюмінієвий гранат) або скло, леговане рідкісноземельними елементами. Барвникові лазери використовують органічні барвники, розчинені в розчинниках, а газові лазери використовують гази або газові суміші.

Лазерні стрижні (зліва направо): рубін, александрит, Er:YAG, Nd:YAG

Різниця між Nd (неодим), Er (ербій) та Yb (ітербій) як середовищами посилення

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

Довжини хвиль випромінювання:

- Er: Ербій зазвичай випромінює на довжині хвилі 1,55 мкм, що знаходиться в безпечному для очей діапазоні та дуже корисно для телекомунікаційних застосувань завдяки низьким втратам в оптичних волокнах (Gong et al., 2016).

- Yb: Ітербій часто випромінює близько 1,0-1,1 мкм, що робить його придатним для широкого спектру застосувань, включаючи потужні 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. Наприклад, Nd:YAG відомий своєю ефективністю та 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 середовищі-господарі сприяє посиленню 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 є вирішальною для роботи волоконних підсилювачів, легованих Er (EDFA) (DK Vysokihh et al., 2023).

- Nd: Nd зазвичай не потребує сенсибілізатора, такого як Yb, у системах, легованих ербієм. Ефективність Nd зумовлена його прямим поглинанням світла накачування та подальшим випромінюванням, що робить його простим та ефективним середовищем для посилення лазера.

Застосування:

- Емм:В основному використовується в телекомунікаціях завдяки випромінюванню на 1,55 мкм, що збігається з мінімальним вікном втрат для кварцових оптичних волокон. Підсилювальні середовища, леговані ербієм, є критично важливими для оптичних підсилювачів та лазерів у системах волоконно-оптичного зв'язку на великі відстані.

- Yb:Часто використовується у високоенергетичних пристроях завдяки своїй відносно простій електронній структурі, яка забезпечує ефективне діодне накачування та високу вихідну потужність. Матеріали, леговані Yb, також використовуються для покращення продуктивності систем, легованих Er.

- НдДобре підходять для широкого спектру застосувань, від промислового різання та зварювання до медичних лазерів. Лазери Nd:YAG особливо цінуються за свою ефективність, потужність та універсальність.

Чому ми обрали Nd:YAG як середовище підсилення в DPSS-лазері?

DPSS-лазер – це тип лазера, який використовує твердотільне підсилювальне середовище (наприклад, Nd:YAG), що накачується напівпровідниковим лазерним діодом. Ця технологія дозволяє створювати компактні, ефективні лазери, здатні виробляти високоякісні промені у видимому та інфрачервоному спектрі. Щоб отримати детальну статтю, ви можете пошукати вичерпні огляди технології DPSS-лазерів у авторитетних наукових базах даних або у видавництві.

[Супутні товари:]Твердотільний лазер з діодним накачуванням]

Nd:YAG часто використовується як підсилювальне середовище в лазерних модулях з напівпровідниковим накачуванням з кількох причин, як підкреслюється різними дослідженнями:

1. Висока ефективність та вихідна потужністьКонструкція та моделювання лазерного модуля Nd:YAG з діодним боковим накачуванням продемонстрували значну ефективність, при цьому діодний лазер Nd:YAG з боковим накачуванням забезпечував максимальну середню потужність 220 Вт, зберігаючи при цьому постійну енергію на імпульс у широкому діапазоні частот. Це вказує на високу ефективність та потенціал для високої вихідної потужності Nd:YAG лазерів при накачуванні діодами (Lera et al., 2016).
2. Операційна гнучкість та надійністьКераміка Nd:YAG продемонструвала свою ефективність на різних довжинах хвиль, включаючи безпечні для зору довжини хвиль, з високою оптично-оптичною ефективністю. Це демонструє універсальність та надійність Nd:YAG як підсилюючого середовища в різних лазерних застосуваннях (Zhang et al., 2013).
3. Довговічність та якість променяДослідження високоефективного Nd:YAG-лазера з діодним накачуванням підкреслило його довговічність та стабільну роботу, що вказує на придатність Nd:YAG для застосувань, що вимагають довговічних та надійних лазерних джерел. У дослідженні повідомлялося про тривалу роботу з більш ніж 4,8 x 10^9 пострілів без оптичних пошкоджень, зберігаючи відмінну якість променя (Coyle et al., 2004).
4. Високоефективна робота в режимі безперервної хвилі:Дослідження продемонстрували високоефективну роботу Nd:YAG-лазерів у режимі безперервної хвилі (CW), що підкреслює їхню ефективність як підсилюючого середовища в лазерних системах з діодним накачуванням. Це включає досягнення високої ефективності оптичного перетворення та ефективності нахилу кривої, що додатково підтверджує придатність Nd:YAG для високоефективних лазерних застосувань (Zhu et al., 2013).

Поєднання високої ефективності, вихідної потужності, експлуатаційної гнучкості, надійності, довговічності та чудової якості променя робить Nd:YAG кращим середовищем для посилення в лазерних модулях з напівпровідниковим накачуванням для широкого спектру застосувань.

Довідка

Chang, Y., Su, K., Chang, H., & Chen, Y. (2009). Компактний ефективний лазер з модуляцією добротності, безпечний для очей, на 1525 нм з двостороннім дифузійно-зв'язаним кристалом Nd:YVO4 як середовищем саморозсіювання комбінаційного розсіювання. Optics Express, 17(6), 4330-4335.

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

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

Лера, Р., Валле-Брозас, Ф., Торрес-Пейро, С., Руїс-де-ла-Крус, А., Галан, М., Беллідо, П., Займец, М., Бенлох, Дж., і Росо, Л. (2016). Моделювання профілю підсилення та продуктивності лазера QCW Nd:YAG з діодною бічним накачуванням. Прикладна 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). Високоефективний керамічний лазер Nd:YAG, безпечний для очей, що працює на довжині хвилі 1442,8 нм. Optics Letters, 38(16), 3075-3077.

Койл, Д.Б., Кей, Р., Стайслі, П., та Пуліос, Д. (2004). Ефективний, надійний, довговічний Nd:YAG-лазер з діодним накачуванням для космічної топографічної альтиметрії рослинності. Applied Optics, 43(27), 5236-5242.

Zhu, HY, Xu, CW, Zhang, J., Tang, D., Luo, D., & Duan, Y. (2013). Високоефективні керамічні лазери безперервної хвилі Nd:YAG на довжині хвилі 946 нм. Laser Physics Letters, 10.

Застереження:

Цим ми заявляємо, що деякі зображення, що відображаються на нашому веб-сайті, зібрані з Інтернету та Вікіпедії з метою сприяння освіті та обміну інформацією. Ми поважаємо права інтелектуальної власності всіх авторів. Використання цих зображень не має на меті отримання комерційної вигоди.
Якщо ви вважаєте, що будь-який використаний контент порушує ваші авторські права, будь ласка, зв’яжіться з нами. Ми більш ніж готові вжити відповідних заходів, включаючи видалення зображень або належне посилання на авторство, щоб забезпечити дотримання законів та правил щодо інтелектуальної власності. Наша мета — підтримувати платформу, яка є багатою на контент, справедливою та поважає права інтелектуальної власності інших осіб.
Будь ласка, зв’яжіться з нами за наступною електронною адресою:sales@lumispot.cnМи зобов’язуємося вживати негайних заходів після отримання будь-якого повідомлення та гарантуємо 100% співпрацю у вирішенні будь-яких таких проблем.

Зміст：