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

Abonner på våre sosiale medier for raske innlegg

Hva er et laserforsterkningsmedium?

Et laserforsterkningsmedium er et materiale som forsterker lys ved stimulert emisjon. Når mediets atomer eller molekyler eksiteres 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 laserens drift.

[Relatert blogg:Viktige komponenter i laseren]

Hva er det vanlige forsterkningsmediet?

Forsterkningsmediet kan varieres, inkludertgasser, væsker (fargestoffer), faste stoffer(krystaller eller glass dopet med sjeldne jordartsmetaller eller overgangsmetallioner), og halvledere.Faststofflaserebruker for eksempel ofte krystaller som Nd:YAG (neodym-dopet yttriumaluminiumgranat) eller glass dopet med sjeldne jordartsmetaller. Fargestofflasere bruker organiske fargestoffer oppløst i løsemidler, og gasslasere bruker gasser eller gassblandinger.

Laserstenger (fra venstre til høyre): Rubin, Aleksandritt, Er:YAG, Nd:YAG

Forskjellene mellom Nd (neodym), Er (erbium) og Yb (ytterbium) som forsterkningsmedier

relaterer seg først og fremst til deres emisjonsbølgelengder, energioverføringsmekanismer og anvendelser, spesielt i sammenheng med dopede lasermaterialer.

Utslippsbølgelengder:

- Er: Erbium emitterer 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 sender ofte ut rundt 1,0 til 1,1 µm, noe som gjør det egnet for en rekke bruksområder, inkludert høyeffektslasere 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: Neodymdopede materialer avgir vanligvis rundt 1,06 µm. Nd:YAG er for eksempel kjent for sin effektivitet og brukes mye i både industrielle og medisinske lasere (Y. Chang et al., 2009).

Energioverføringsmekanismer:

- Er- og Yb-ko-doping: Ko-doping av Er og Yb i et vertsmedium er gunstig for å forbedre emisjonen 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-dopede fiberforsterkere (EDFA) (DK Vysokikh et al., 2023).

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

Bruksområder:

- Eh:Brukes primært i telekommunikasjon på grunn av emisjonen ved 1,55 µm, som sammenfaller med minimumstapsvinduet for silikaoptiske fibre. Er-dopede forsterkningsmedier er kritiske for optiske forsterkere og lasere i fiberoptiske kommunikasjonssystemer over lange avstander.

- Yb:Brukes ofte i høyeffektsapplikasjoner på grunn av den relativt enkle elektroniske strukturen som muliggjør effektiv diodepumpe og høy effekt. Yb-dopede materialer brukes også til å forbedre ytelsen til Er-dopede systemer.

- OgGodt egnet 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 faststoffforsterkningsmedium (som Nd: YAG) pumpet av en halvlederlaserdiode. Denne teknologien muliggjør kompakte, effektive lasere som er i stand til å produsere stråler av høy kvalitet i det synlige til infrarøde spekteret. For en detaljert artikkel kan du vurdere å søke gjennom anerkjente vitenskapelige databaser eller utgivere for omfattende anmeldelser av DPSS-laserteknologi.

[Relatert produkt:Diodepumpet faststofflaser]

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

1. Høy effektivitet og effektEn design og simuleringer av en diode-sidepumpet Nd:YAG-lasermodul viste betydelig effektivitet, med en diode-sidepumpet 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 effektutgang for Nd:YAG-lasere når de pumpes av dioder (Lera et al., 2016).
2. Operasjonell fleksibilitet og pålitelighetNd:YAG-keramikk har vist seg å fungere effektivt ved ulike 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. Levetid og strålekvalitetForskning på en svært effektiv, diodepumpet Nd:YAG-laser understreket dens lange levetid og konsistente ytelse, noe som indikerer Nd:YAGs egnethet for applikasjoner som krever slitesterke og pålitelige laserkilder. Studien rapporterte utvidet drift med mer enn 4,8 x 10^9 skudd uten optisk skade, med opprettholdt utmerket strålekvalitet (Coyle et al., 2004).
4. Svært effektiv kontinuerlig bølgedrift:Studier har vist den svært effektive kontinuerlige bølgeoperasjonen (CW) til Nd:YAG-lasere, noe som fremhever deres effektivitet som forsterkningsmedium i diodepumpede lasersystemer. Dette inkluderer å oppnå høy optisk konverteringseffektivitet og hellingseffektivitet, noe som ytterligere bekrefter Nd:YAGs egnethet for høyeffektive laserapplikasjoner (Zhu et al., 2013).

Kombinasjonen av høy effektivitet, effekt, driftsfleksibilitet, 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 og effektiv Q-svitsjet øyesikker laser ved 1525 nm med en dobbelt-endet 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., og 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, og 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., og 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., og Poulios, D. (2004). Effektiv, pålitelig, diodepumpet Nd:YAG-laser med lang levetid for rombasert topografisk høydemåling av vegetasjon. Applied Optics, 43(27), 5236–5242.

Zhu, HY, Xu, CW, Zhang, J., Tang, D., Luo, D., og 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 nettstedet vårt er samlet fra Internett og Wikipedia, med sikte på å fremme utdanning og informasjonsdeling. Vi respekterer alle skaperes immaterielle rettigheter. Bruken av disse bildene er ikke ment for kommersiell vinning.
Hvis du mener at noe av innholdet som brukes bryter med opphavsretten din, kan du kontakte oss. Vi er mer enn villige til å iverksette passende tiltak, inkludert å fjerne bilder eller gi korrekt kildehenvisning, for å sikre at vi overholder lover og forskrifter om immaterielle rettigheter. Målet vårt er å opprettholde en plattform som er innholdsrik, rettferdig og respekterer andres immaterielle rettigheter.
Ta kontakt med oss på følgende e-postadresse:sales@lumispot.cnVi forplikter oss til å iverksette tiltak umiddelbart etter mottak av varsel og garanterer 100 % samarbeid for å løse slike problemer.

Innholdsfortegnelse: