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

Подпишитесь на наши социальные сети, чтобы получать быстрые публикации

Что такое среда лазерного усиления?

Лазерная усиливающая среда — это материал, который усиливает свет за счет стимулированного излучения. Когда атомы или молекулы среды переходят на более высокие энергетические уровни, они могут излучать фотоны определенной длины волны при возвращении в более низкое энергетическое состояние. Этот процесс усиливает свет, проходящий через среду, что имеет основополагающее значение для работы лазера.

[Связанный блог:Ключевые компоненты лазера]

Какова обычная среда усиления?

Среду усиления можно варьировать, в том числегазы, жидкости (красители), твердые вещества(кристаллы или стекла, легированные ионами редкоземельных или переходных металлов) и полупроводники.Твердотельные лазерыНапример, часто используют кристаллы типа Nd:YAG (иттрий-алюминиевый гранат, легированный неодимом) или стекла, легированные редкоземельными элементами. В лазерах на красителях используются органические красители, растворенные в растворителях, а в газовых лазерах используются 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 применением, особенно в контексте легированных лазерных материалов.

Длины волн излучения:

- Er: Эрбий обычно излучает на длине волны 1,55 мкм, что безопасно для глаз и очень полезно для телекоммуникационных приложений благодаря низким потерям в оптических волокнах (Gong et al., 2016).

- Yb: иттербий часто излучает частицы размером от 1,0 до 1,1 мкм, что делает его пригодным для широкого спектра применений, включая мощные лазеры и усилители. Yb часто используется в качестве сенсибилизатора Er для повышения эффективности устройств, легированных Er, 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 Er, поглощая свет накачки и передавая энергию ионам Er, что приводит к усилению излучения в телекоммуникационном диапазоне. Эта передача энергии имеет решающее значение для работы волоконных усилителей, легированных эрбием (EDFA) (Д.К. Высоких и др., 2023).

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

Приложения:

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

- Йб:Часто используется в приложениях с высокой мощностью из-за своей относительно простой электронной структуры, которая обеспечивает эффективную диодную накачку и высокую выходную мощность. Материалы, легированные Yb, также используются для улучшения характеристик 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 усиливающей среды в лазере DPSS?

Лазер DPSS — это тип лазера, в котором используется твердотельная усиливающая среда (например, Nd: YAG), накачиваемая полупроводниковым лазерным диодом. Эта технология позволяет создавать компактные и эффективные лазеры, способные генерировать высококачественные лучи в видимом и инфракрасном спектре. Для получения подробной статьи вы можете поискать в авторитетных научных базах данных или у издателей подробные обзоры лазерной технологии 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 показано в различных исследованиях:

1. Высокая эффективность и выходная мощность: Проектирование и моделирование лазерного модуля Nd:YAG с диодной накачкой продемонстрировали значительную эффективность: Nd:YAG-лазер с диодной накачкой обеспечивает максимальную среднюю мощность 220 Вт при сохранении постоянной энергии на импульс в широком диапазоне частот. Это указывает на высокую эффективность и потенциал высокой выходной мощности Nd:YAG-лазеров при диодной накачке (Лера и др., 2016).
2. Эксплуатационная гибкость и надежность.: Доказано, что керамика Nd:YAG эффективно работает на различных длинах волн, включая безопасные для глаз длины волн, с высокой оптической эффективностью. Это демонстрирует универсальность и надежность Nd:YAG в качестве усиливающей среды в различных лазерных приложениях (Чжан и др., 2013).
3. Долговечность и качество луча: Исследования высокоэффективного Nd:YAG-лазера с диодной накачкой подчеркнули его долговечность и стабильную производительность, что указывает на пригодность Nd:YAG для применений, требующих долговечных и надежных лазерных источников. В исследовании сообщалось о длительной работе с более чем 4,8 x 10^9 выстрелами без оптических повреждений при сохранении превосходного качества луча (Coyle et al., 2004).
4. Высокоэффективная работа в непрерывном режиме:Исследования продемонстрировали высокоэффективную работу Nd:YAG-лазеров в непрерывном режиме (CW), подчеркнув их эффективность в качестве усиливающей среды в лазерных системах с диодной накачкой. Это включает в себя достижение высокой эффективности оптического преобразования и эффективности наклона, что еще раз подтверждает пригодность Nd:YAG для высокоэффективных лазерных применений (Zhu et al., 2013).

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

Ссылка

Чанг Ю., Су К., Чанг Х. и Чен Ю. (2009). Компактный эффективный безопасный для глаз лазер с модуляцией добротности на длине волны 1525 нм с двусторонним кристаллом Nd:YVO4 с диффузионной связью в качестве саморамановской среды. Оптика Экспресс, 17(6), 4330-4335.

Гонг Г., Чен Ю., Линь Ю., Хуан Дж., Гонг Х., Луо З. и Хуан Ю. (2016). Рост и спектроскопические свойства кристалла Er:Yb:KGd(PO3)_4 как перспективной усиливающей среды для лазеров с длиной волны 155 мкм. Оптические материалы Экспресс, 6, 3518-3526.

Высоких Д.К., Базакуца А., Дорофеенко А.В., Бутов О. (2023). Экспериментальная модель усиливающей среды 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., Сеймец, М., Бенллох, Ж., и Розо, Л. (2016). Моделирование профиля усиления и характеристик QCW Nd:YAG-лазера с диодной боковой накачкой. Прикладная оптика, 55(33), 9573-9576.

Чжан Х., Чен С., Ван Ц., Чжан С., Чанг Дж., Гао Л., Шэнь Х., Цун З., Лю З., Тао Х., И Ли, П. (2013). Высокоэффективный керамический Nd:YAG-лазер, безопасный для глаз, работающий на длине волны 1442,8 нм. Письма по оптике, 38 (16), 3075–3077.

Койл Д.Б., Кей Р., Стисли П. и Пулиос Д. (2004). Эффективный, надежный, долговечный Nd:YAG-лазер с диодной накачкой для топографической альтиметрии растительности из космоса. Прикладная оптика, 43(27), 5236-5242.

Чжу, Х.И., Сюй, К.В., Чжан Дж., Тан Д., Луо Д. и Дуань Ю. (2013). Высокоэффективные керамические лазеры Nd:YAG непрерывного действия с длиной волны 946 нм. Письма по лазерной физике, 10.

Отказ от ответственности:

Настоящим мы заявляем, что некоторые изображения, представленные на нашем веб-сайте, взяты из Интернета и Википедии с целью содействия образованию и обмену информацией. Мы уважаем права интеллектуальной собственности всех авторов. Использование этих изображений не преследует цели коммерческой выгоды.
Если вы считаете, что какой-либо используемый контент нарушает ваши авторские права, свяжитесь с нами. Мы более чем готовы принять соответствующие меры, включая удаление изображений или указание правильного указания авторства, чтобы обеспечить соблюдение законов и правил об интеллектуальной собственности. Наша цель — поддерживать платформу, богатую контентом, справедливую и уважающую права интеллектуальной собственности других.
Пожалуйста, свяжитесь с нами по следующему адресу электронной почты:sales@lumispot.cn. Мы обязуемся принять немедленные меры при получении любого уведомления и гарантируем 100% сотрудничество в решении любых подобных проблем.

Оглавление: