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

Prenumerera på våra sociala medier för snabba inlägg

Vad är ett laserförstärkningsmedium?

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 laserns funktion.

[Relaterad blogg:Viktiga komponenter i lasern]

Vad är det vanliga förstärkningsmediet?

Förstärkningsmediet kan varieras, inklusivegaser, vätskor (färgämnen), fasta ämnen(kristaller eller glas dopade med sällsynta jordartsmetaller eller övergångsmetalljoner) och halvledare.Fasttillståndslasraranvänder till exempel ofta kristaller som Nd:YAG (neodymdopad yttriumaluminiumgranat) eller glas dopade med sällsynta jordartsmetaller. Färglasrar använder organiska färgämnen lösta i lösningsmedel, och gaslasrar använder gaser eller gasblandningar.

Laserstavar (från vänster till höger): Rubin, Alexandrit, Er:YAG, Nd:YAG

Skillnaderna mellan Nd (neodym), Er (erbium) och Yb (ytterbium) som förstärkningsmedier

avser främst deras emissionsvåglängder, energiöverföringsmekanismer och tillämpningar, särskilt i samband med dopade lasermaterial.

Emissionsvåglängder:

- Er: Erbium avger vanligtvis strålning vid 1,55 µm, vilket är inom 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 en mängd olika tillämpningar, inklusive högeffektslasrar och förstärkare. Yb används ofta som en sensibilisator för Er för att öka effektiviteten hos Er-dopade enheter genom att överföra energi från Yb till Er.

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

Energiöverföringsmekanismer:

- Samdopning av Er och Yb: Samdopning av Er och Yb i ett värdmedium är fördelaktigt för att öka emissionen i området 1,5–1,6 µm. Yb fungerar som en effektiv sensibiliseringsmedel 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.

Användningsområden:

- Eh:Används främst inom telekommunikation på grund av dess emission vid 1,55 µm, vilket sammanfaller med det minsta förlustfönstret för optiska kiseldioxidfibrer. Er-dopade förstärkningsmedier är avgörande för optiska förstärkare och lasrar i fiberoptiska kommunikationssystem över långa avstånd.

- Yb:Används ofta i högeffektsapplikationer 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.

- OchVäl lämpad för en mängd olika tillämpningar, från industriell skärning och svetsning till medicinska lasrar. Nd:YAG-lasrar är särskilt värderade 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 fastfasförstärkningsmedium (som Nd: YAG) som pumpas av en halvledarlaserdiod. Denna teknik möjliggör kompakta, effektiva lasrar som kan producera högkvalitativa strålar i det synliga-till-infraröda spektrumet. För en detaljerad artikel kan du överväga att söka igenom välrenommerade vetenskapliga databaser eller förlag för omfattande recensioner av DPSS-laserteknik.

[Relaterad produkt:Diodpumpad fast tillståndslaser]

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

1. Hög effektivitet och effektEn design och simuleringar av en diod-sidpumpad Nd:YAG-lasermodul visade betydande effektivitet, där en diod-sidpumpad Nd:YAG-laser gav en maximal genomsnittlig effekt på 220 W samtidigt som den bibehöll konstant energi per puls i ett brett frekvensområde. Detta indikerar den höga effektiviteten och potentialen för hög effekt hos Nd:YAG-lasrar när de pumpas av dioder (Lera et al., 2016).
2. Operativ flexibilitet och tillförlitlighetNd:YAG-keramik har visat sig fungera effektivt vid olika våglängder, inklusive ögonsäkra våglängder, med hög optisk-till-optisk effektivitet. Detta visar på Nd:YAGs mångsidighet och tillförlitlighet som förstärkningsmedium i olika laserapplikationer (Zhang et al., 2013).
3. Lång livslängd och strålkvalitetForskning om en högeffektiv, diodpumpad Nd:YAG-laser betonade dess långa livslängd och stabila prestanda, vilket indikerar Nd:YAGs lämplighet för tillämpningar som kräver hållbara och tillförlitliga laserkällor. Studien rapporterade förlängd drift med mer än 4,8 x 10^9 bilder utan optisk skada, med bibehållen utmärkt strålkvalitet (Coyle et al., 2004).
4. Mycket effektiv kontinuerlig vågdrift:Studier har visat den mycket effektiva kontinuerliga vågdriften (CW) hos Nd:YAG-lasrar, vilket belyser deras effektivitet som förstärkningsmedium i diodpumpade lasersystem. Detta inkluderar att uppnå hög optisk omvandlingseffektivitet och lutningseffektivitet, vilket ytterligare bekräftar Nd:YAG:s lämplighet 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 tillämpningar.

Hänvisning

Chang, Y., Su, K., Chang, H., & Chen, Y. (2009). Kompakt och effektiv Q-switchad ögonsäker laser vid 1525 nm med en dubbeländad 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 hos 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, långlivad, diodpumpad Nd:YAG-laser för rymdbaserad topografisk höjdmätning av vegetation. Applied Optics, 43(27), 5236-5242.

Zhu, HY, Xu, CW, Zhang, J., Tang, D., Luo, D., & Duan, Y. (2013). Högeffektiva kontinuerliga Nd:YAG keramiska lasrar vid 946 nm. Laser Physics Letters, 10.

Ansvarsfriskrivning:

Vi försäkrar härmed att vissa av bilderna som visas på vår webbplats är hämtade från internet och Wikipedia, i syfte att främja utbildning och informationsdelning. Vi respekterar alla skapares 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 ange korrekt tillskrivning, för att säkerställa att vi följer lagar och förordningar om immateriella rättigheter. Vårt mål är att upprätthålla en plattform som är innehållsrik, rättvis och respekterar andras immateriella rättigheter.
Vänligen kontakta oss på följande e-postadress:sales@lumispot.cnVi åtar oss att omedelbart vidta åtgärder när vi mottagit en anmälan och garanterar 100 % samarbete för att lösa sådana problem.

Innehållsförteckning: