Nyheter - Hvorfor bruker vi Nd: YAG-krystall som forsterkningsmedium i DPSS-laser?

Abonner på våre sosiale medier for raske innlegg

Hva er et lasergain medium?

Et laserforsterkningsmedium er et materiale som forsterker lys ved stimulert emisjon. Når mediets atomer eller molekyler er opphisset til høyere energinivåer, kan de sende ut fotoner med en bestemt bølgelengde når de går tilbake til en lavere energitilstand. Denne prosessen forsterker lyset som passerer gjennom mediet, noe som er grunnleggende for laserdrift.

[Relatert blogg:Nøkkelkomponenter i laseren]

Hva er det vanlige gevinstmediet?

Forsterkningsmediet kan varieres, bl.agasser, væsker (fargestoffer), faste stoffer(krystaller eller glass dopet med sjeldne jordarters eller overgangsmetallioner), og halvledere.Solid state lasere, for eksempel bruker ofte krystaller som Nd: YAG (Neodymium-dopet Yttrium Aluminium Granat) eller briller dopet med sjeldne jordarters elementer. Fargelasere bruker organiske fargestoffer oppløst i løsemidler, og gasslasere bruker gasser eller gassblandinger.

Laserstenger (fra venstre til høyre): Ruby, Alexandrite, Er:YAG, Nd:YAG

Forskjellene mellom Nd (Neodym), Er (Erbium) og Yb (Ytterbium) som forsterkningsmedier

primært relatert til deres emisjonsbølgelengder, energioverføringsmekanismer og anvendelser, spesielt i sammenheng med dopede lasermaterialer.

Emisjonsbølgelengder:

- Er: Erbium avgir vanligvis ved 1,55 µm, som er i det øyesikre området og svært nyttig for telekommunikasjonsapplikasjoner på grunn av det lave tapet i optiske fibre (Gong et al., 2016).

- Yb: Ytterbium avgir ofte rundt 1,0 til 1,1 µm, noe som gjør det egnet for et bredt spekter av bruksområder, inkludert høyeffektlasere og forsterkere. Yb brukes ofte som en sensibilisator for Er for å forbedre effektiviteten til Er-dopede enheter ved å overføre energi fra Yb til Er.

- Nd: Neodym-dopete materialer avgir vanligvis rundt 1,06 µm. Nd:YAG, for eksempel, er kjent for sin effektivitet og er mye brukt i både industrielle og medisinske lasere (Y. Chang et al., 2009).

Energioverføringsmekanismer:

- Er og Yb Co-doping: Sam-doping av Er og Yb i et vertsmedium er fordelaktig for å øke utslippet i området 1,5-1,6 µm. Yb fungerer som en effektiv sensibilisator for Er ved å absorbere pumpelys og overføre energi til Er-ioner, noe som fører til forsterket emisjon i telekommunikasjonsbåndet. Denne energioverføringen er avgjørende for driften av Er-dopete fiberforsterkere (EDFA) (DK Vysokikh et al., 2023).

- Nd: Nd krever vanligvis ikke en sensibilisator som Yb i Er-dopete systemer. Nds effektivitet er avledet fra dens direkte absorpsjon av pumpelys og påfølgende emisjon, noe som gjør den til et enkelt og effektivt laserforsterkningsmedium.

Søknader:

- Eh:Primært brukt i telekommunikasjon på grunn av utslippet ved 1,55 µm, som sammenfaller med minimumstapvinduet for optiske silikafibre. Er-dopet forsterkningsmedier er kritiske for optiske forsterkere og lasere i langdistanse fiberoptiske kommunikasjonssystemer.

- Yb:Brukes ofte i høyeffektapplikasjoner på grunn av sin relativt enkle elektroniske struktur som gir effektiv diodepumping og høy effekt. Yb-dopete materialer brukes også for å forbedre ytelsen til Er-dopete systemer.

- Nd: Velegnet for et bredt spekter av bruksområder, fra industriell skjæring og sveising til medisinske lasere. Nd:YAG-lasere er spesielt verdsatt for sin effektivitet, kraft og allsidighet.

Hvorfor valgte vi Nd:YAG som forsterkningsmedium i DPSS-laser

En DPSS-laser er en type laser som bruker et solid-state gain-medium (som Nd: YAG) pumpet av en halvlederlaserdiode. Denne teknologien tillater kompakte, effektive lasere som er i stand til å produsere stråler av høy kvalitet i det synlig-til-infrarøde spekteret. For en detaljert artikkel kan du vurdere å søke gjennom anerkjente vitenskapelige databaser eller utgivere for omfattende anmeldelser om DPSS-laserteknologi.

[Relatert produkt:Diodepumpet solid-state laser]

Nd:YAG brukes ofte som forsterkningsmedium i halvlederpumpede lasermoduler av flere grunner, som fremhevet av forskjellige studier:

1. Høy effektivitet og effekt: Et design og simuleringer av en diodesidepumpet Nd:YAG-lasermodul viste betydelig effektivitet, med en diodesidepumpet Nd:YAG-laser som ga en maksimal gjennomsnittlig effekt på 220 W samtidig som den opprettholder konstant energi per puls i et bredt frekvensområde. Dette indikerer den høye effektiviteten og potensialet for høy effekt av Nd:YAG-lasere når de pumpes av dioder (Lera et al., 2016).
2.Operasjonell fleksibilitet og pålitelighet: Nd:YAG-keramikk har vist seg å fungere effektivt ved forskjellige bølgelengder, inkludert øyesikre bølgelengder, med høy optisk-til-optisk effektivitet. Dette demonstrerer Nd:YAGs allsidighet og pålitelighet som forsterkningsmedium i ulike laserapplikasjoner (Zhang et al., 2013).
3.Longevity og strålekvalitet: Forskning på en svært effektiv, diodepumpet, Nd:YAG-laser understreket dens levetid og konsistente ytelse, noe som indikerer Nd:YAGs egnethet for applikasjoner som krever holdbare og pålitelige laserkilder. Studien rapporterte utvidet drift med mer enn 4,8 x 10^9 skudd uten optisk skade, og opprettholder utmerket strålekvalitet (Coyle et al., 2004).
4. Høyeffektiv kontinuerlig bølgedrift:Studier har vist den svært effektive kontinuerlige bølgedriften (CW) til Nd:YAG-lasere, og fremhever deres effektivitet som forsterkningsmedium i diodepumpede lasersystemer. Dette inkluderer å oppnå høy optisk konverteringseffektivitet og hellingseffektivitet, som ytterligere bekrefter egnetheten til Nd:YAG for høyeffektive laserapplikasjoner (Zhu et al., 2013).

Kombinasjonen av høy effektivitet, utgangseffekt, operasjonell fleksibilitet, pålitelighet, lang levetid og utmerket strålekvalitet gjør Nd:YAG til et foretrukket forsterkningsmedium i halvlederpumpede lasermoduler for et bredt spekter av bruksområder.

Referanse

Chang, Y., Su, K., Chang, H. og Chen, Y. (2009). Kompakt effektiv Q-svitsjet øyesikker laser ved 1525 nm med en dobbel-ende diffusjonsbundet Nd:YVO4-krystall som et selv-Raman-medium. Optics Express, 17(6), 4330-4335.

Gong, G., Chen, Y., Lin, Y., Huang, J., Gong, X., Luo, Z., & Huang, Y. (2016). Vekst og spektroskopiske egenskaper til Er:Yb:KGd(PO3)_4 krystall som et lovende 155 µm laserforsterkningsmedium. Optical Materials Express, 6, 3518-3526.

Vysokikh, DK, Bazakutsa, A., Dorofeenko, AV, & Butov, O. (2023). Eksperimentbasert modell av Er/Yb forsterkningsmedium for fiberforsterkere og 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). Simuleringer av forsterkningsprofilen og ytelsen til en diode-sidepumpet QCW Nd:YAG-laser. 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., & Li, P. (2013). Høyeffektiv Nd:YAG keramisk øyesikker laser som opererer ved 1442,8 nm. Optics Letters, 38(16), 3075-3077.

Coyle, DB, Kay, R., Stysley, P., & Poulios, D. (2004). Effektiv, pålitelig, diodepumpet Nd:YAG-laser med lang levetid for rombasert vegetasjonstopografisk høydemetri. Applied Optics, 43(27), 5236-5242.

Zhu, HY, Xu, CW, Zhang, J., Tang, D., Luo, D., & Duan, Y. (2013). Svært effektive kontinuerlige Nd:YAG-keramiske lasere ved 946 nm. Laser Physics Letters, 10.

Ansvarsfraskrivelse:

Vi erklærer herved at noen av bildene som vises på nettsiden vår er samlet fra Internett og Wikipedia, med sikte på å fremme utdanning og informasjonsdeling. Vi respekterer de immaterielle rettighetene til alle skapere. Bruken av disse bildene er ikke ment for kommersiell vinning.
Hvis du mener at noe av innholdet som brukes krenker opphavsretten din, vennligst kontakt oss. Vi er mer enn villige til å ta hensiktsmessige tiltak, inkludert fjerning av bilder eller å gi riktig attribusjon, for å sikre overholdelse av lover og forskrifter om immaterielle rettigheter. Målet vårt er å opprettholde en plattform som er rik på innhold, rettferdig og respekterer andres immaterielle rettigheter.
Vennligst kontakt oss på følgende e-postadresse:sales@lumispot.cn. Vi forplikter oss til å iverksette tiltak umiddelbart etter å ha mottatt et varsel og garanterer 100 % samarbeid for å løse slike problemer.

Innholdsfortegnelse: