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

Подпишитесь на наши страницы в социальных сетях, чтобы получать оперативные публикации.

Что такое лазерная среда усиления?

Лазерная активная среда — это материал, который усиливает свет за счет стимулированного излучения. Когда атомы или молекулы среды возбуждаются до более высоких энергетических уровней, они могут испускать фотоны определенной длины волны при возвращении в более низкое энергетическое состояние. Этот процесс усиливает свет, проходящий через среду, что является основополагающим принципом работы лазера.

[Связанный блог:]Основные компоненты лазера]

Каков обычно средний уровень усиления?

В качестве среды усиления может использоваться что угодно, включаягазы, жидкости (красители), твердые(кристаллы или стекла, легированные ионами редкоземельных или переходных металлов), а также полупроводники.Твердотельные лазерыНапример, часто используются кристаллы, такие как Nd:YAG (легированный неодимом иттрий-алюминиевый гранат) или стекла, легированные редкоземельными элементами. В лазерах на красителях используются органические красители, растворенные в растворителях, а в газовых лазерах — газы или газовые смеси.

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

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

В первую очередь это связано с длинами волн излучения, механизмами передачи энергии и областями применения, 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 очень полезно для телекоммуникационных приложений благодаря низким потерям в оптических волокнах (Gong et al., 2016).

- Yb: Иттербий часто излучает в диапазоне 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 с целью повышения эффективности устройств, легированных Er, путем передачи энергии от Yb к Er.

- Nd: Материалы, легированные неодимом, обычно излучают в диапазоне 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-носителе способствует усилению 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 усилению излучения в телекоммуникационном диапазоне. Эта передача энергии имеет решающее значение для работы волоконных усилителей, легированных Er (EDFA) (DK Vysokikh et al., 2023).

- Nd: В системах с легированием Er неодиму обычно не требуется сенсибилизатор, такой как иттербий. Эффективность неодима обусловлена прямым поглощением света накачки и последующим излучением, что делает его простой и эффективной средой усиления лазерного излучения.

Приложения:

- Э-э:В основном используется в телекоммуникациях благодаря излучению на длине волны 1,55 мкм, которая совпадает с окном минимальных потерь в кремниевых оптических волокнах. Легированные эрбием усиливающие среды имеют решающее значение для оптических усилителей и лазеров в системах дальней волоконно-оптической связи.

- Yb:Часто используется в мощных приложениях благодаря своей относительно простой электронной структуре, которая обеспечивает эффективную диодную накачку и высокую выходную мощность. Материалы, легированные иттербием, также используются для повышения производительности систем, легированных эрбием.

- НдNd:YAG-лазеры отлично подходят для широкого спектра применений, от промышленной резки и сварки до медицинских лазеров. Они особенно ценятся за свою эффективность, мощность и универсальность.

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

DPSS-лазер — это тип лазера, использующий твердотельную активную среду (например, Nd:YAG), накачиваемую полупроводниковым лазерным диодом. Эта технология позволяет создавать компактные и эффективные лазеры, способные генерировать высококачественные лучи в видимом и инфракрасном спектре. Для получения подробной информации вы можете поискать исчерпывающие обзоры технологии DPSS-лазеров в авторитетных научных базах данных или у издателей.

[Сопутствующий товар:Твердотельный лазер с диодной накачкой]

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

1. Высокая эффективность и выходная мощность.Проектирование и моделирование модуля Nd:YAG лазера с боковой диодной накачкой продемонстрировали значительную эффективность: Nd:YAG лазер с боковой диодной накачкой обеспечивал максимальную среднюю мощность 220 Вт при сохранении постоянной энергии импульса в широком диапазоне частот. Это указывает на высокую эффективность и потенциал для высокой выходной мощности Nd:YAG лазеров при накачке диодами (Lera et al., 2016).
2. Операционная гибкость и надежностьБыло показано, что керамика Nd:YAG эффективно работает на различных длинах волн, включая безопасные для глаз, с высокой оптико-оптической эффективностью. Это демонстрирует универсальность и надежность Nd:YAG в качестве усиливающей среды в различных лазерных приложениях (Zhang et al., 2013).
3. Долговечность и качество пучкаИсследование высокоэффективного диодно-накачиваемого Nd:YAG-лазера подчеркнуло его долговечность и стабильную работу, что указывает на пригодность Nd:YAG для применений, требующих долговечных и надежных лазерных источников. В исследовании сообщается о длительной работе с более чем 4,8 x 10^9 импульсами без оптических повреждений, при этом сохраняется отличное качество луча (Coyle et al., 2004).
4. Высокоэффективная работа в режиме непрерывной волны:Исследования продемонстрировали высокую эффективность непрерывного излучения (CW) Nd:YAG-лазеров, подчеркнув их эффективность в качестве активной среды в лазерных системах с диодной накачкой. Это включает в себя достижение высоких коэффициентов оптического преобразования и коэффициентов наклона, что дополнительно 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 предпочтительным активным элементом в полупроводниковых лазерных модулях для широкого спектра применений.

Ссылка

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

Гонг, Г., Чен, Ю., Лин, Ю., Хуан, Дж., Гонг, С., Ло, З., и Хуан, Ю. (2016). Рост и спектроскопические свойства кристалла Er:Yb:KGd(PO3)_4 как перспективной среды усиления для лазера на длине волны 155 мкм. Optical Materials Express, 6, 3518-3526.

Высоких, Д.К., Базакуца, А., Дорофеенко, А.В., и Бутов, О. (2023). Экспериментальная модель усиливающей среды Er/Yb для волоконных усилителей и лазеров. Журнал Оптического общества Америки, том B.

Лера Р., Валле-Брозас Ф., Торрес-Пейро С., Руис-де-ла-Крус А., Галан М., Беллидо П., Сеймец 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.

Чжан, Х., Чен, С., Ван, Ц., Чжан, С., Чан, Дж., Гао, Л., Шен, Х., Цун, З., Лю, З., Тао, С., и Ли, П. (2013). Высокоэффективный керамический лазер Nd:YAG, безопасный для глаз, работающий на длине волны 1442,8 нм. Optics Letters, 38(16), 3075-3077.

Койл, Д.Б., Кей, Р., Стысли, П., и Пулиос, Д. (2004). Эффективный, надежный, долговечный диодно-накачиваемый Nd:YAG лазер для космической топографической альтиметрии растительности. Прикладная оптика, 43(27), 5236-5242.

Чжу, Х.Й., Сюй, Ч.В., Чжан, Дж., Тан, Д., Ло, Д., и Дуань, Ю. (2013). Высокоэффективные керамические лазеры Nd:YAG непрерывного действия на длине волны 946 нм. Laser Physics Letters, 10.

Предупреждение:

Настоящим заявляем, что некоторые изображения, размещенные на нашем веб-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 получения коммерческой выгоды.
Если вы считаете, что какой-либо из использованных материалов нарушает ваши авторские права, пожалуйста, свяжитесь с нами. Мы готовы принять соответствующие меры, включая удаление изображений или указание источника, для обеспечения соблюдения законов и правил об интеллектуальной собственности. Наша цель — поддерживать платформу, богатую контентом, справедливую и уважающую права интеллектуальной собственности других лиц.
Пожалуйста, свяжитесь с нами по следующему адресу электронной почты:sales@lumispot.cnМы обязуемся незамедлительно принимать меры после получения любого уведомления и гарантируем 100% сотрудничество в решении любых подобных проблем.

Оглавление: