Notícies - Per què utilitzem el cristall Nd: YAG com a medi de guany en el làser DPSS?

Subscriu-te a les nostres xarxes socials per a publicacions ràpides

Què és un medi de guany làser?

Un medi de guany làser és un material que amplifica la llum mitjançant l'emissió estimulada. Quan els àtoms o molècules del medi s'exciten a nivells d'energia més alts, poden emetre fotons d'una longitud d'ona particular quan tornen a un estat d'energia més baix. Aquest procés amplifica la llum que passa a través del medi, cosa que és fonamental per al funcionament del làser.

[Bloc relacionat:]Components clau del làser]

Quin és el mitjà de guany habitual?

El medi de guany pot variar, incloent-higasos, líquids (colorants), sòlids(cristalls o vidres dopats amb ions de terres rares o metalls de transició) i semiconductors.Làsers d'estat sòlid, per exemple, sovint utilitzen cristalls com Nd: YAG (granat d'itri i alumini dopat amb neodimi) o vidres dopats amb elements de terres rares. Els làsers de colorant utilitzen colorants orgànics dissolts en dissolvents, i els làsers de gas utilitzen gasos o mescles de gasos.

Barres làser (d'esquerra a dreta): Rubí, Alexandrita, Er:YAG, Nd:YAG

Les diferències entre Nd (neodimi), Er (erbi) i Yb (itterbi) com a medis de guany

es relacionen principalment amb les seves longituds d'ona d'emissió, els mecanismes de transferència d'energia i les aplicacions, especialment en el context de materials làser dopats.

Longituds d'ona d'emissió:

- Er: L'erbi emet normalment a 1,55 µm, que es troba a la regió segura per a la vista i és molt útil per a aplicacions de telecomunicacions a causa de la seva baixa pèrdua en fibres òptiques (Gong et al., 2016).

- Yb: L'itterbi sovint emet al voltant d'1,0 a 1,1 µm, cosa que el fa adequat per a una àmplia gamma d'aplicacions, com ara làsers d'alta potència i amplificadors. L'Yb s'utilitza sovint com a sensibilitzador per a l'Er per millorar l'eficiència dels dispositius dopats amb Er transferint energia de l'Yb a l'Er.

- Nd: Els materials dopats amb neodimi solen emetre al voltant d'1,06 µm. El Nd:YAG, per exemple, és conegut per la seva eficiència i s'utilitza àmpliament tant en làsers industrials com mèdics (Y. Chang et al., 2009).

Mecanismes de transferència d'energia:

- Codopatge d'Er i Yb: El codopatge d'Er i Yb en un medi hoste és beneficiós per millorar l'emissió en el rang d'1,5-1,6 µm. L'Yb actua com un sensibilitzador eficient per a l'Er absorbint la llum de bombament i transferint energia als ions d'Er, cosa que porta a una emissió amplificada a la banda de telecomunicacions. Aquesta transferència d'energia és crucial per al funcionament dels amplificadors de fibra dopada amb Er (EDFA) (DK Vysokikh et al., 2023).

- Nd: El Nd no sol requerir un sensibilitzador com l'Yb en sistemes dopats amb Er. L'eficiència del Nd deriva de la seva absorció directa de la llum de bombament i la posterior emissió, cosa que el converteix en un medi de guany làser senzill i eficient.

Aplicacions:

- Eh:Principalment utilitzat en telecomunicacions a causa de la seva emissió a 1,55 µm, que coincideix amb la finestra de pèrdua mínima de les fibres òptiques de sílice. Els medis de guany dopats amb Er són crítics per als amplificadors òptics i els làsers en sistemes de comunicació de fibra òptica de llarga distància.

- Yb:Sovint s'utilitza en aplicacions d'alta potència a causa de la seva estructura electrònica relativament simple que permet un bombament eficient de díodes i una alta potència de sortida. Els materials dopats amb Yb també s'utilitzen per millorar el rendiment dels sistemes dopats amb Er.

- NdMolt adequat per a una àmplia gamma d'aplicacions, des del tall i la soldadura industrials fins als làsers mèdics. Els làsers Nd:YAG són especialment valorats per la seva eficiència, potència i versatilitat.

Per què vam triar Nd:YAG com a medi de guany en làser DPSS?

Un làser DPSS és un tipus de làser que utilitza un medi de guany d'estat sòlid (com ara Nd: YAG) bombat per un díode làser semiconductor. Aquesta tecnologia permet làsers compactes i eficients capaços de produir feixos d'alta qualitat en l'espectre visible a infraroig. Per a un article detallat, podeu considerar cercar a través de bases de dades científiques o editorials de renom ressenyes completes sobre la tecnologia làser DPSS.

[Producte relacionat:]Làser d'estat sòlid bombat per díode]

El Nd:YAG s'utilitza sovint com a medi de guany en mòduls làser bombats per semiconductors per diverses raons, tal com destaquen diversos estudis:

1. Alta eficiència i potència de sortidaUn disseny i simulacions d'un mòdul làser Nd:YAG bombat lateralment per díode van demostrar una eficiència significativa, amb un làser Nd:YAG bombat lateralment per díode que proporciona una potència mitjana màxima de 220 W mentre manté una energia constant per pols en un ampli rang de freqüències. Això indica l'alta eficiència i el potencial per a una sortida d'alta potència dels làsers Nd:YAG quan són bombats per díodes (Lera et al., 2016).
2. Flexibilitat i fiabilitat operativesS'ha demostrat que les ceràmiques Nd:YAG funcionen eficientment a diverses longituds d'ona, incloses les longituds d'ona segures per a la vista, amb una alta eficiència òptica-òptica. Això demostra la versatilitat i la fiabilitat de Nd:YAG com a medi de guany en diferents aplicacions làser (Zhang et al., 2013).
3. Longevitat i qualitat del feixLa investigació sobre un làser Nd:YAG altament eficient, bombat per díode, va emfatitzar la seva longevitat i rendiment constant, cosa que indica l'adequació del Nd:YAG per a aplicacions que requereixen fonts làser duradores i fiables. L'estudi va informar d'un funcionament prolongat amb més de 4,8 x 10^9 trets sense danys òptics, mantenint una excel·lent qualitat del feix (Coyle et al., 2004).
4. Funcionament d'ona contínua altament eficient:Diversos estudis han demostrat el funcionament d'ona contínua (CW) altament eficient dels làsers Nd:YAG, destacant la seva eficàcia com a medi de guany en sistemes làser bombats per díodes. Això inclou aconseguir altes eficiències de conversió òptica i eficiències de pendent, cosa que demostra encara més l'adequació del Nd:YAG per a aplicacions làser d'alta eficiència (Zhu et al., 2013).

La combinació d'alta eficiència, potència de sortida, flexibilitat operativa, fiabilitat, longevitat i excel·lent qualitat del feix fa que el Nd:YAG sigui un medi de guany preferit en mòduls làser bombats per semiconductors per a una àmplia gamma d'aplicacions.

Referència

Chang, Y., Su, K., Chang, H., i Chen, Y. (2009). Làser compacte i eficient amb commutació Q i segur per als ulls a 1525 nm amb un cristall Nd:YVO4 enllaçat per difusió de doble extrem com a medi auto-Raman. Optics Express, 17(6), 4330-4335.

Gong, G., Chen, Y., Lin, Y., Huang, J., Gong, X., Luo, Z., i Huang, Y. (2016). Propietats de creixement i espectroscòpiques del cristall Er:Yb:KGd(PO3)_4 com a medi prometedor de guany làser de 155 µm. Optical Materials Express, 6, 3518-3526.

Vysokikh, DK, Bazakutsa, A., Dorofeenko, AV, i Butov, O. (2023). Model basat en experiments de medi de guany Er/Yb per a amplificadors de fibra i làsers. 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). Simulacions del perfil de guany i el rendiment d'un làser QCW Nd:YAG amb bombeig lateral de díode. Òptica aplicada, 55(33), 9573-9576.

Zhang, H., Chen, X., Wang, Q., Zhang, X., Chang, J., Gao, L., Shen, H., Cong, Z., Liu, Z., Tao, X., i Li, P. (2013). Làser ceràmic Nd:YAG d'alta eficiència i segur per als ulls que funciona a 1442,8 nm. Optics Letters, 38(16), 3075-3077.

Coyle, DB, Kay, R., Stysley, P., i Poulios, D. (2004). Làser Nd:YAG eficient, fiable i de llarga vida útil, bombat per díode, per a altimetria topogràfica de vegetació espacial. Applied Optics, 43(27), 5236-5242.

Zhu, HY, Xu, CW, Zhang, J., Tang, D., Luo, D., i Duan, Y. (2013). Làsers ceràmics Nd:YAG d'ona contínua d'alta eficiència a 946 nm. Laser Physics Letters, 10.

Avís legal:

Per la present declarem que algunes de les imatges que es mostren al nostre lloc web s'han extret d'Internet i de la Viquipèdia, amb l'objectiu de promoure l'educació i la compartició d'informació. Respectem els drets de propietat intel·lectual de tots els creadors. L'ús d'aquestes imatges no té com a objectiu lucratiu.
Si creieu que algun dels continguts utilitzats infringeix els vostres drets d'autor, poseu-vos en contacte amb nosaltres. Estem més que disposats a prendre les mesures adequades, com ara eliminar imatges o proporcionar l'atribució adequada, per garantir el compliment de les lleis i regulacions de propietat intel·lectual. El nostre objectiu és mantenir una plataforma rica en contingut, justa i que respecti els drets de propietat intel·lectual dels altres.
Si us plau, poseu-vos en contacte amb nosaltres a la següent adreça de correu electrònic:sales@lumispot.cnEns comprometem a prendre mesures immediates en rebre qualsevol notificació i garantim una cooperació del 100% per resoldre qualsevol d'aquests problemes.

Índex: