Новости - Почему мы используем кристалл Nd:YAG в качестве активной среды в DPSS-лазере?

Подпишитесь на наши социальные сети для получения оперативных публикаций

Что такое среда усиления лазера?

Среда усиления лазера — это материал, который усиливает свет посредством вынужденного излучения. Когда атомы или молекулы среды возбуждаются до более высоких уровней энергии, они могут испускать фотоны определенной длины волны при возвращении в более низкое энергетическое состояние. Этот процесс усиливает свет, проходящий через среду, что является основополагающим для работы лазера.

[Похожие блоги:Ключевые компоненты лазера]

Какова обычная среда усиления?

Среда усиления может быть различной, в том числегазы, жидкости (красители), твердые частицы(кристаллы или стекла, легированные ионами редкоземельных или переходных металлов) и полупроводники.Твердотельные лазеры, например, часто используют кристаллы типа Nd:YAG (легированный неодимом иттрий-алюминиевый гранат) или стекла, легированные редкоземельными элементами. Лазеры на красителях используют органические красители, растворенные в растворителях, а газовые лазеры используют газы или газовые смеси.

Лазерные стержни (слева направо): рубин, александрит, Er:YAG, Nd:YAG

Различия между Nd (неодимом), Er (эрбием) и Yb (иттербием) в качестве усиливающих сред

в первую очередь связаны с длинами волн их излучения, механизмами передачи энергии и применениями, особенно в контексте легированных лазерных материалов.

Длины волн излучения:

- Эрбий: эрбий обычно излучает на длине волны 1,55 мкм, что находится в безопасном для глаз диапазоне и весьма полезно для телекоммуникационных приложений из-за его низких потерь в оптических волокнах (Гонг и др., 2016).

- Yb: Иттербий часто излучает около 1,0–1,1 мкм, что делает его пригодным для широкого спектра применений, включая мощные лазеры и усилители. Yb часто используется в качестве сенсибилизатора для Er, чтобы повысить эффективность легированных Er устройств путем передачи энергии от Yb к Er.

- Nd: Материалы, легированные неодимом, обычно излучают около 1,06 мкм. Например, Nd:YAG известен своей эффективностью и широко используется как в промышленных, так и в медицинских лазерах (Y. Chang et al., 2009).

Механизмы передачи энергии:

- Совместное легирование Er и Yb: Совместное легирование Er и Yb в среде-хозяине полезно для усиления излучения в диапазоне 1,5-1,6 мкм. Yb действует как эффективный сенсибилизатор для Er, поглощая свет накачки и передавая энергию ионам Er, что приводит к усиленному излучению в телекоммуникационном диапазоне. Эта передача энергии имеет решающее значение для работы волоконных усилителей, легированных Er (EDFA) (Д.К. Высоких и др., 2023).

- Nd: Nd обычно не требует сенсибилизатора, такого как Yb, в системах, легированных Er. Эффективность Nd обусловлена его прямым поглощением света накачки и последующим излучением, что делает его простой и эффективной средой усиления лазера.

Приложения:

- Э-э:В основном используется в телекоммуникациях из-за его излучения на длине волны 1,55 мкм, что совпадает с минимальным окном потерь кварцевых оптических волокон. Легированные эрбием усиливающие среды имеют решающее значение для оптических усилителей и лазеров в системах оптоволоконной связи на большие расстояния.

- Ыб:Часто используется в мощных приложениях из-за своей относительно простой электронной структуры, которая обеспечивает эффективную диодную накачку и высокую выходную мощность. Материалы, легированные Yb, также используются для повышения производительности систем, легированных Er.

- Нд: Хорошо подходит для широкого спектра применений, от промышленной резки и сварки до медицинских лазеров. Лазеры Nd:YAG особенно ценятся за свою эффективность, мощность и универсальность.

Почему мы выбрали Nd:YAG в качестве активной среды в DPSS-лазере

Лазер DPSS — это тип лазера, который использует твердотельную среду усиления (например, Nd: YAG), накачиваемую полупроводниковым лазерным диодом. Эта технология позволяет создавать компактные, эффективные лазеры, способные производить высококачественные лучи в видимом и инфракрасном спектре. Для получения подробной статьи вы можете поискать в авторитетных научных базах данных или у издателей всеобъемлющие обзоры по технологии лазера DPSS.

[Сопутствующий продукт:Твердотельный лазер с диодной накачкой]

Nd:YAG часто используется в качестве усиливающей среды в лазерных модулях с полупроводниковой накачкой по нескольким причинам, как подчеркивают различные исследования:

1. Высокая эффективность и выходная мощность: Проектирование и моделирование модуля лазера Nd:YAG с боковой накачкой диодом продемонстрировали значительную эффективность, при этом лазер Nd:YAG с боковой накачкой диодом обеспечивает максимальную среднюю мощность 220 Вт, поддерживая постоянную энергию на импульс в широком диапазоне частот. Это указывает на высокую эффективность и потенциал для высокой выходной мощности лазеров Nd:YAG при накачке диодами (Lera et al., 2016).
2. Эксплуатационная гибкость и надежность: Керамика Nd:YAG показала свою эффективность на различных длинах волн, включая безопасные для глаз длины волн, с высокой оптической эффективностью. Это демонстрирует универсальность и надежность Nd:YAG в качестве среды усиления в различных лазерных приложениях (Zhang et al., 2013).
3. Долговечность и качество луча: Исследования высокоэффективного лазера Nd:YAG с диодной накачкой подчеркнули его долговечность и постоянную производительность, что указывает на пригодность Nd:YAG для приложений, требующих прочных и надежных лазерных источников. В исследовании сообщается о длительной работе с более чем 4,8 x 10^9 выстрелов без оптических повреждений, сохраняя превосходное качество луча (Coyle et al., 2004).
4. Высокоэффективная работа в непрерывном режиме:Исследования продемонстрировали высокоэффективную работу непрерывной волны (CW) лазеров Nd:YAG, подчеркивая их эффективность в качестве среды усиления в лазерных системах с диодной накачкой. Это включает достижение высокой эффективности оптического преобразования и эффективности наклона, что еще раз подтверждает пригодность Nd:YAG для высокоэффективных лазерных приложений (Zhu et al., 2013).

Сочетание высокой эффективности, выходной мощности, эксплуатационной гибкости, надежности, долговечности и превосходного качества пучка делает Nd:YAG предпочтительной усиливающей средой в лазерных модулях с полупроводниковой накачкой для широкого спектра применений.

Ссылка

Чанг, И., Су, К., Чанг, Х. и Чен, И. (2009). Компактный эффективный безопасный для глаз лазер с модуляцией добротности на 1525 нм с двухсторонним диффузионно-связанным кристаллом Nd:YVO4 в качестве саморамановской среды. Optics Express, 17(6), 4330-4335.

Gong, G., Chen, Y., Lin, Y., Huang, J., Gong, X., Luo, Z., & Huang, Y. (2016). Рост и спектроскопические свойства кристалла Er:Yb:KGd(PO3)_4 как перспективной среды усиления лазера 155 мкм. Optical Materials Express, 6, 3518-3526.

Высоких, Д.К., Базакуца, А., Дорофеенко, АВ и Бутов, О. (2023). Экспериментальная модель среды усиления Er/Yb для волоконных усилителей и лазеров. Журнал оптического общества Америки Б.

Лера Р., Валле-Брозас Ф., Торрес-Пейро С., Руис-де-ла-Крус А., Галан М., Беллидо П., Сейметц М., Бенлох Дж. и Розо Л. (2016). Моделирование профиля усиления и характеристик QCW Nd:YAG-лазера с диодной боковой накачкой. Прикладная 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). Высокоэффективный безопасный для глаз керамический лазер Nd:YAG, работающий на длине волны 1442,8 нм. Optics Letters, 38(16), 3075-3077.

Coyle, DB, Kay, R., Stysley, P., & Poulios, D. (2004). Эффективный, надежный, долговечный лазер Nd:YAG с диодной накачкой для топографической альтиметрии растительности в космосе. Прикладная оптика, 43(27), 5236-5242.

Zhu, HY, Xu, CW, Zhang, J., Tang, D., Luo, D., & Duan, Y. (2013). Высокоэффективные керамические лазеры непрерывного действия Nd:YAG на длине волны 946 нм. Laser Physics Letters, 10.

Отказ от ответственности:

Настоящим мы заявляем, что некоторые из изображений, представленных на нашем сайте, собраны из Интернета и Википедии с целью содействия образованию и обмену информацией. Мы уважаем права интеллектуальной собственности всех создателей. Использование этих изображений не предназначено для коммерческой выгоды.
Если вы считаете, что какой-либо из использованных материалов нарушает ваши авторские права, свяжитесь с нами. Мы более чем готовы принять соответствующие меры, включая удаление изображений или предоставление надлежащей атрибуции, чтобы обеспечить соблюдение законов и правил в области интеллектуальной собственности. Наша цель — поддерживать платформу, богатую контентом, честную и уважающую права интеллектуальной собственности других лиц.
Пожалуйста, свяжитесь с нами по следующему адресу электронной почты:sales@lumispot.cn. Мы обязуемся немедленно принять меры при получении любого уведомления и гарантируем 100% сотрудничество в решении любых подобных проблем.

Оглавление: