Nyheder - Hvorfor bruger vi Nd: YAG krystal som forstærkningsmediet i DPSS laser?

Abonner på vores sociale medier for et hurtigt indlæg

Hvad er et laserforstærkningsmedium?

Et laserforstærkningsmedium er et materiale, der forstærker lyset ved stimuleret emission. Når mediets atomer eller molekyler exciteres til højere energiniveauer, kan de udsende fotoner af en bestemt bølgelængde, når de vender tilbage til en lavere energitilstand. Denne proces forstærker lyset, der passerer gennem mediet, hvilket er grundlæggende for laserdrift.

[Relateret blog:Laserens nøglekomponenter]

Hvad er det sædvanlige forstærkningsmedium?

Forstærkningsmediet kan varieres, bl.agasser, væsker (farvestoffer), faste stoffer(krystaller eller glas doteret med sjældne jordarters eller overgangsmetalioner) og halvledere.Solid state laserebruger for eksempel ofte krystaller som Nd: YAG (Neodymium-dopet Yttrium Aluminium Granat) eller briller doteret med sjældne jordarters elementer. Farvelasere bruger organiske farvestoffer opløst i opløsningsmidler, og gaslasere anvender gasser eller gasblandinger.

Laserstænger (fra venstre mod højre): Ruby, Alexandrite, Er:YAG, Nd:YAG

Forskellene mellem Nd (Neodym), Er (Erbium) og Yb (Ytterbium) som forstærkningsmedier

primært relatere til deres emissionsbølgelængder, energioverførselsmekanismer og anvendelser, især i forbindelse med doterede lasermaterialer.

Emissionsbølgelængder:

- Er: Erbium udsender typisk ved 1,55 µm, hvilket er i det øjensikre område og meget nyttigt til telekommunikationsapplikationer på grund af dets lave tab i optiske fibre (Gong et al., 2016).

- Yb: Ytterbium udsender ofte omkring 1,0 til 1,1 µm, hvilket gør det velegnet til en lang række applikationer, herunder højeffektlasere og forstærkere. Yb bruges ofte som en sensibilisator for Er for at øge effektiviteten af Er-doterede enheder ved at overføre energi fra Yb til Er.

- Nd: Neodym-doterede materialer udsender typisk omkring 1,06 µm. Nd:YAG, for eksempel, er kendt for sin effektivitet og er meget udbredt i både industrielle og medicinske lasere (Y. Chang et al., 2009).

Energioverførselsmekanismer:

- Er og Yb Co-doping: Co-doping af Er og Yb i et værtsmedium er gavnligt til at øge emissionen i intervallet 1,5-1,6 µm. Yb fungerer som en effektiv sensibilisator for Er ved at absorbere pumpelys og overføre energi til Er-ioner, hvilket fører til forstærket emission i telekommunikationsbåndet. Denne energioverførsel er afgørende for driften af Er-dopede fiberforstærkere (EDFA) (DK Vysokikh et al., 2023).

- Nd: Nd kræver typisk ikke en sensibilisator som Yb i Er-dopede systemer. Nd's effektivitet er afledt af dens direkte absorption af pumpelys og efterfølgende emission, hvilket gør det til et ligetil og effektivt laserforstærkningsmedium.

Ansøgninger:

- Eh:Anvendes primært i telekommunikation på grund af dets emission ved 1,55 µm, hvilket falder sammen med minimumstabsvinduet for optiske silicafibre. Er-doterede forstærkningsmedier er kritiske for optiske forstærkere og lasere i fiberoptiske kommunikationssystemer over lang afstand.

-Yb:Bruges ofte i højeffektapplikationer på grund af dens relativt enkle elektroniske struktur, der giver mulighed for effektiv diodepumpning og høj effekt. Yb-dopede materialer bruges også til at forbedre ydeevnen af Er-dopede systemer.

- Nd: Velegnet til en bred vifte af applikationer, fra industriel skæring og svejsning til medicinske lasere. Nd:YAG-lasere er særligt værdsat for deres effektivitet, kraft og alsidighed.

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

En DPSS-laser er en type laser, der bruger et solid-state forstærkningsmedium (som Nd: YAG) pumpet af en halvlederlaserdiode. Denne teknologi giver mulighed for kompakte, effektive lasere, der er i stand til at producere højkvalitetsstråler i det synlige-til-infrarøde spektrum. For en detaljeret artikel kan du overveje at søge gennem velrenommerede videnskabelige databaser eller udgivere for omfattende anmeldelser om DPSS-laserteknologi.

[Relateret produkt:Diodepumpet solid-state laser]

Nd:YAG bruges ofte som forstærkningsmedium i halvlederpumpede lasermoduler af flere årsager, som fremhævet af forskellige undersøgelser:

1.Høj effektivitet og effekt: Et design og simuleringer af et diodesidepumpet Nd:YAG-lasermodul viste betydelig effektivitet, hvor en diodesidepumpet Nd:YAG-laser leverede en maksimal gennemsnitlig effekt på 220 W, mens den bibeholdt konstant energi pr. puls i et bredt frekvensområde. Dette indikerer den høje effektivitet og potentiale for høj effekt af Nd:YAG-lasere, når de pumpes af dioder (Lera et al., 2016).
2. Operationel fleksibilitet og pålidelighed: Nd:YAG-keramik har vist sig at fungere effektivt ved forskellige bølgelængder, herunder øjensikre bølgelængder, med høj optisk-til-optisk effektivitet. Dette demonstrerer Nd:YAG's alsidighed og pålidelighed som forstærkningsmedium i forskellige laserapplikationer (Zhang et al., 2013).
3.Longevity og strålekvalitet: Forskning i en højeffektiv, diodepumpet Nd:YAG-laser understregede dens levetid og ensartede ydeevne, hvilket indikerer Nd:YAG's egnethed til applikationer, der kræver holdbare og pålidelige laserkilder. Undersøgelsen rapporterede udvidet drift med mere end 4,8 x 10^9 skud uden optisk skade, hvilket bibeholdt fremragende strålekvalitet (Coyle et al., 2004).
4. Højeffektiv kontinuerlig bølgedrift:Undersøgelser har vist den højeffektive kontinuerlige bølgedrift (CW) af Nd:YAG-lasere, hvilket fremhæver deres effektivitet som forstærkningsmedium i diodepumpede lasersystemer. Dette omfatter opnåelse af høje optiske konverteringseffektiviteter og hældningseffektiviteter, hvilket yderligere bekræfter egnetheden af Nd:YAG til højeffektive laserapplikationer (Zhu et al., 2013).

Kombinationen af høj effektivitet, udgangseffekt, driftsfleksibilitet, pålidelighed, lang levetid og fremragende strålekvalitet gør Nd:YAG til et foretrukket forstærkningsmedium i halvlederpumpede lasermoduler til en bred vifte af applikationer.

Reference

Chang, Y., Su, K., Chang, H., & Chen, Y. (2009). Kompakt effektiv Q-switched øjensikker laser ved 1525 nm med en dobbelt-ende diffusionsbundet Nd:YVO4-krystal 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). Vækst og spektroskopiske egenskaber af Er:Yb:KGd(PO3)_4 krystal som et lovende 155 µm laserforstærkningsmedium. Optical Materials Express, 6, 3518-3526.

Vysokikh, DK, Bazakutsa, A., Dorofeenko, AV, & Butov, O. (2023). Eksperimentbaseret model af Er/Yb-forstærkningsmedium til fiberforstærkere 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 af forstærkningsprofilen og ydeevnen af 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). Højeffektiv Nd:YAG keramisk øjensikker laser, der arbejder ved 1442,8 nm. Optics Letters, 38(16), 3075-3077.

Coyle, DB, Kay, R., Stysley, P., & Poulios, D. (2004). Effektiv, pålidelig, diodepumpet Nd:YAG-laser med lang levetid til rumbaseret vegetationstopografisk højdemåling. Applied Optics, 43(27), 5236-5242.

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

Ansvarsfraskrivelse:

Vi erklærer hermed, at nogle af de billeder, der vises på vores hjemmeside, er indsamlet fra internettet og Wikipedia, med det formål at fremme uddannelse og informationsdeling. Vi respekterer alle skaberes intellektuelle ejendomsrettigheder. Brugen af disse billeder er ikke beregnet til kommerciel vinding.
Hvis du mener, at noget af det anvendte indhold krænker din ophavsret, bedes du kontakte os. Vi er mere end villige til at træffe passende foranstaltninger, herunder fjernelse af billeder eller tilvejebringelse af korrekt tilskrivning, for at sikre overholdelse af love og regler om intellektuel ejendom. Vores mål er at opretholde en platform, der er rig på indhold, fair og respekterer andres intellektuelle ejendomsrettigheder.
Kontakt os venligst på følgende e-mailadresse:sales@lumispot.cn. Vi forpligter os til at træffe øjeblikkelige foranstaltninger efter at have modtaget en meddelelse og garanterer 100 % samarbejde med at løse sådanne problemer.

Indholdsfortegnelse: