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

Abonner på vores sociale medier for hurtige opslag

Hvad er et laserforstærkningsmedium?

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

[Relateret blog:]Nøglekomponenter i laseren]

Hvad er det sædvanlige forstærkningsmedium?

Forstærkningsmediet kan varieres, herundergasser, væsker (farvestoffer), faste stoffer(krystaller eller glasser doteret med sjældne jordarters eller overgangsmetalioner) og halvledere.Faststoflaserebruger for eksempel ofte krystaller som Nd:YAG (neodym-dopet yttriumaluminiumgranat) eller glastyper doteret med sjældne jordarter. Farvestoflasere bruger organiske farvestoffer opløst i opløsningsmidler, og gaslasere anvender gasser eller gasblandinger.

Laserstave (fra venstre mod højre): Rubin, Alexandrit, Er:YAG, Nd:YAG

Forskellene mellem Nd (neodym), Er (erbium) og Yb (ytterbium) som forstærkningsmedier

primært relaterer sig til deres emissionsbølgelængder, energioverføringsmekanismer og anvendelser, især i forbindelse med doperede lasermaterialer.

Emissionsbølgelængder:

- Er: Erbium udsender typisk ved 1,55 µm, hvilket er i det øjensikre område og yderst 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 bred vifte af anvendelser, herunder højtydende lasere og forstærkere. Yb bruges ofte som en sensibilisator for Er for at forbedre effektiviteten af Er-dopede enheder ved at overføre energi fra Yb til Er.

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

Energioverføringsmekanismer:

- Er- og Yb-co-doping: Co-doping af Er og Yb i et værtsmedium er gavnlig for at forbedre emissionen i området 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. Nds effektivitet stammer fra dens direkte absorption af pumpelys og efterfølgende emission, hvilket gør det til et ligetil og effektivt laserforstærkningsmedium.

Anvendelser:

- Øh:Primært anvendt i telekommunikation på grund af dens emission ved 1,55 µm, hvilket falder sammen med det minimale tabsvindue for silicaoptiske fibre. Er-dopede forstærkningsmedier er afgørende for optiske forstærkere og lasere i fiberoptiske kommunikationssystemer over lange afstande.

- Yb:Bruges ofte i højeffektapplikationer på grund af sin relativt simple elektroniske struktur, der muliggør effektiv diodepumpe og høj effekt. Yb-dopede materialer bruges også til at forbedre ydeevnen af Er-dopede systemer.

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

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

En DPSS-laser er en type laser, der bruger et faststofforstærkningsmedium (som Nd: YAG) pumpet af en halvlederlaserdiode. Denne teknologi muliggør kompakte, effektive lasere, der er i stand til at producere stråler af høj kvalitet i det synlige-til-infrarøde spektrum. For en detaljeret artikel kan du overveje at søge i velrenommerede videnskabelige databaser eller hos udgivere for omfattende anmeldelser af DPSS-laserteknologi.

[Relateret produkt:]Diodepumpet faststoflaser]

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

1. Høj effektivitet og effektEt design og simuleringer af et diode-sidepumpet Nd:YAG-lasermodul viste betydelig effektivitet, hvor en diode-sidepumpet Nd:YAG-laser ydede en maksimal gennemsnitlig effekt på 220 W, samtidig med at den opretholder konstant energi pr. puls i et bredt frekvensområde. Dette indikerer den høje effektivitet og potentialet for høj effektudgang for Nd:YAG-lasere, når de pumpes af dioder (Lera et al., 2016).
2. Operationel fleksibilitet og pålidelighedNd:YAG-keramik har vist sig at fungere effektivt ved forskellige bølgelængder, herunder øjensikre bølgelængder, med høj optisk-til-optisk effektivitet. Dette demonstrerer Nd:YAGs alsidighed og pålidelighed som forstærkningsmedium i forskellige laserapplikationer (Zhang et al., 2013).
3. Holdbarhed og strålekvalitetForskning i en yderst effektiv, 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 forlænget drift med mere end 4,8 x 10^9 skud uden optisk skade, hvilket opretholdt fremragende strålekvalitet (Coyle et al., 2004).
4. Meget effektiv kontinuerlig bølgedrift:Studier har vist den yderst effektive kontinuerlige bølge (CW) drift af Nd:YAG-lasere, hvilket fremhæver deres effektivitet som forstærkningsmedium i diodepumpede lasersystemer. Dette inkluderer opnåelse af høj optisk konverteringseffektivitet og hældningseffektivitet, hvilket yderligere bekræfter Nd:YAG's egnethed til højeffektive laserapplikationer (Zhu et al., 2013).

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

Reference

Chang, Y., Su, K., Chang, H., & Chen, Y. (2009). Kompakt og effektiv Q-switchet øjensikker laser ved 1525 nm med en dobbelt-endet 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 opererer 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 topografisk altimetrimåling af vegetation. Applied Optics, 43(27), 5236-5242.

Zhu, HY, Xu, CW, Zhang, J., Tang, D., Luo, D., & Duan, Y. (2013). Højeffektive 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 gevinst.
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 korrekt kildeangivelse, for at sikre overholdelse af love og regler om intellektuel ejendomsret. Vores mål er at opretholde en platform, der er rig på indhold, retfærdig og respekterer andres intellektuelle ejendomsrettigheder.
Kontakt os venligst på følgende e-mailadresse:sales@lumispot.cnVi forpligter os til at handle øjeblikkeligt, når vi modtager enhver underretning, og garanterer 100% samarbejde for at løse sådanne problemer.

Indholdsfortegnelse: