Nyheter - Varför använder vi Nd: YAG-kristall som förstärkningsmedium i DPSS-laser?

Prenumerera på våra sociala medier för ett snabbt inlägg

Vad är ett lasergain medium?

Ett laserförstärkningsmedium är ett material som förstärker ljus genom stimulerad emission. När mediets atomer eller molekyler exciteras till högre energinivåer kan de emittera fotoner med en viss våglängd när de återgår till ett lägre energitillstånd. Denna process förstärker ljuset som passerar genom mediet, vilket är grundläggande för laserdrift.

[Relaterad blogg:Laserns nyckelkomponenter]

Vad är det vanliga vinstmedlet?

Förstärkningsmediet kan varieras, inklusivegaser, vätskor (färgämnen), fasta ämnen(kristaller eller glas dopade med joner av sällsynta jordartsmetaller eller övergångsmetaller), och halvledare.Solid state-lasrarAnvänd till exempel ofta kristaller som Nd: YAG (Neodymium-dopad Yttrium Aluminium Granat) eller glas dopad med sällsynta jordartsmetaller. Färglasrar använder organiska färgämnen lösta i lösningsmedel, och gaslasrar använder gaser eller gasblandningar.

Laserstavar (från vänster till höger): Ruby, Alexandrite, Er:YAG, Nd:YAG

Skillnaderna mellan Nd (Neodym), Er (Erbium) och Yb (Ytterbium) som förstärkningsmedium

hänför sig främst till deras emissionsvåglängder, energiöverföringsmekanismer och tillämpningar, särskilt i samband med dopade lasermaterial.

Emissionsvåglängder:

- Er: Erbium avger vanligtvis vid 1,55 µm, vilket är i det ögonsäkra området och mycket användbart för telekommunikationstillämpningar på grund av dess låga förlust i optiska fibrer (Gong et al., 2016).

- Yb: Ytterbium avger ofta runt 1,0 till 1,1 µm, vilket gör det lämpligt för ett brett spektrum av applikationer, inklusive högeffektlasrar och förstärkare. Yb används ofta som sensibilisator för Er för att förbättra effektiviteten hos Er-dopade enheter genom att överföra energi från Yb till Er.

- Nd: Neodym-dopade material avger vanligtvis cirka 1,06 µm. Nd:YAG, till exempel, är känt för sin effektivitet och används flitigt i både industriella och medicinska lasrar (Y. Chang et al., 2009).

Energiöverföringsmekanismer:

- Er- och Yb-samdopning: Samdopningen av Er och Yb i ett värdmedium är fördelaktigt för att öka emissionen i intervallet 1,5-1,6 µm. Yb fungerar som en effektiv sensibilisator för Er genom att absorbera pumpljus och överföra energi till Er-joner, vilket leder till förstärkt emission i telekommunikationsbandet. Denna energiöverföring är avgörande för driften av Er-dopade fiberförstärkare (EDFA) (DK Vysokikh et al., 2023).

- Nd: Nd kräver vanligtvis inte en sensibilisator som Yb i Er-dopade system. Nds effektivitet härrör från dess direkta absorption av pumpljus och efterföljande emission, vilket gör det till ett enkelt och effektivt laserförstärkningsmedium.

Applikationer:

- Eh:Används i första hand inom telekommunikation på grund av dess emission vid 1,55 µm, vilket sammanfaller med minimiförlustfönstret för optiska kiselfibrer. Er-dopade förstärkningsmedier är kritiska för optiska förstärkare och lasrar i fiberoptiska kommunikationssystem på långa avstånd.

- Yb:Används ofta i högeffektapplikationer på grund av dess relativt enkla elektroniska struktur som möjliggör effektiv diodpumpning och hög effekt. Yb-dopade material används också för att förbättra prestandan hos Er-dopade system.

- Nd: Väl lämpad för ett brett spektrum av applikationer, från industriell skärning och svetsning till medicinska lasrar. Nd:YAG-lasrar är särskilt uppskattade för sin effektivitet, kraft och mångsidighet.

Varför valde vi Nd:YAG som förstärkningsmedium i DPSS-laser

En DPSS-laser är en typ av laser som använder ett halvledarförstärkningsmedium (som Nd: YAG) som pumpas av en halvledarlaserdiod. Denna teknik möjliggör kompakta, effektiva lasrar som kan producera strålar av hög kvalitet i det synliga till infraröda spektrumet. För en detaljerad artikel kan du överväga att söka igenom välrenommerade vetenskapliga databaser eller förlag för omfattande recensioner om DPSS-laserteknik.

[Relaterad produkt:Diodpumpad halvledarlaser]

Nd:YAG används ofta som ett förstärkningsmedium i halvledarpumpade lasermoduler av flera skäl, vilket framhålls av olika studier:

1.Hög effektivitet och effekt: En design och simuleringar av en diodsidopumpad Nd:YAG-lasermodul visade betydande effektivitet, med en diodsidopumpad Nd:YAG-laser som gav en maximal medeleffekt på 220 W samtidigt som den bibehöll konstant energi per puls i ett brett frekvensområde. Detta indikerar den höga effektiviteten och potentialen för hög uteffekt av Nd:YAG-lasrar när de pumpas av dioder (Lera et al., 2016).
2. Operationell flexibilitet och tillförlitlighet: Nd:YAG-keramik har visat sig fungera effektivt vid olika våglängder, inklusive ögonsäkra våglängder, med hög optisk-till-optisk effektivitet. Detta visar Nd:YAG:s mångsidighet och tillförlitlighet som ett förstärkningsmedium i olika laserapplikationer (Zhang et al., 2013).
3.Längd livslängd och strålkvalitet: Forskning om en mycket effektiv, diodpumpad Nd:YAG-laser betonade dess livslängd och konsekventa prestanda, vilket indikerar Nd:YAG:s lämplighet för tillämpningar som kräver hållbara och pålitliga laserkällor. Studien rapporterade utökad drift med mer än 4,8 x 10^9 skott utan optisk skada, vilket bibehöll utmärkt strålkvalitet (Coyle et al., 2004).
4. Mycket effektiv kontinuerlig vågdrift:Studier har visat den mycket effektiva driften av kontinuerliga vågor (CW) hos Nd:YAG-lasrar, vilket framhäver deras effektivitet som förstärkningsmedium i diodpumpade lasersystem. Detta inkluderar att uppnå hög optisk omvandlingseffektivitet och sluttningseffektivitet, vilket ytterligare intygar att Nd:YAG är lämpligt för högeffektiva laserapplikationer (Zhu et al., 2013).

Kombinationen av hög effektivitet, uteffekt, driftsflexibilitet, tillförlitlighet, livslängd och utmärkt strålkvalitet gör Nd:YAG till ett föredraget förstärkningsmedium i halvledarpumpade lasermoduler för ett brett spektrum av applikationer.

Hänvisning

Chang, Y., Su, K., Chang, H., & Chen, Y. (2009). Kompakt effektiv Q-switchad ögonsäker laser vid 1525 nm med en dubbeländs diffusionsbunden Nd:YVO4-kristall som ett själv-Raman-medium. Optics Express, 17(6), 4330-4335.

Gong, G., Chen, Y., Lin, Y., Huang, J., Gong, X., Luo, Z., & Huang, Y. (2016). Tillväxt och spektroskopiska egenskaper för Er:Yb:KGd(PO3)_4-kristall som ett lovande 155 µm laserförstärkningsmedium. Optical Materials Express, 6, 3518-3526.

Vysokikh, DK, Bazakutsa, A., Dorofeenko, AV, & Butov, O. (2023). Experimentbaserad modell av Er/Yb-förstärkningsmedium för fiberförstärkare och lasrar. 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). Simuleringar av förstärkningsprofilen och prestanda för en diodsidopumpad 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). Högeffektiv Nd:YAG keramisk ögonsäker laser som arbetar vid 1442,8 nm. Optics Letters, 38(16), 3075-3077.

Coyle, DB, Kay, R., Stysley, P., & Poulios, D. (2004). Effektiv, pålitlig, diodpumpad Nd:YAG-laser med lång livslängd för rymdbaserad vegetationstopografisk höjdmetri. Applied Optics, 43(27), 5236-5242.

Zhu, HY, Xu, CW, Zhang, J., Tang, D., Luo, D., & Duan, Y. (2013). Mycket effektiva Nd:YAG-keramiska lasrar med kontinuerlig våg vid 946 nm. Laser Physics Letters, 10.

Ansvarsfriskrivning:

Vi förklarar härmed att en del av bilderna som visas på vår webbplats är samlade från Internet och Wikipedia, i syfte att främja utbildning och informationsutbyte. Vi respekterar alla kreatörers immateriella rättigheter. Användningen av dessa bilder är inte avsedd för kommersiell vinning.
Om du anser att något av innehållet som används bryter mot din upphovsrätt, vänligen kontakta oss. Vi är mer än villiga att vidta lämpliga åtgärder, inklusive att ta bort bilder eller tillhandahålla korrekt attribution, för att säkerställa efterlevnad av lagar och regler för immateriella rättigheter. Vårt mål är att upprätthålla en plattform som är rik på innehåll, rättvis och respekterar andras immateriella rättigheter.
Vänligen kontakta oss på följande e-postadress:sales@lumispot.cn. Vi förbinder oss att vidta omedelbara åtgärder vid mottagande av ett meddelande och garanterar 100 % samarbete för att lösa sådana problem.

Innehållsförteckning: