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

Subscriu-te a les nostres xarxes socials per a una publicació ràpida

Què és un mitjà de guany làser?

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

[Blog relacionat:Components clau del làser]

Quin és el mitjà de guany habitual?

El mitjà de guany es pot variar, inclòsgasos, 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 d'alumini dopat amb neodimi) o ulleres dopades amb elements de terres rares. Els làsers de colorants 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 (iterbi) com a mitjans de guany

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

Longituds d'ona d'emissió:

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

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

- Nd: Els materials dopats amb neodimi solen emetre uns 1,06 µm. 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:

- Co-dopatge Er i Yb: el co-dopatge d'Er i Yb en un medi hoste és beneficiós per millorar l'emissió en el rang 1,5-1,6 µm. Yb actua com un sensibilitzador eficient per a Er absorbint la llum de la bomba i transferint energia als ions Er, donant lloc 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: Nd normalment no requereix un sensibilitzant com Yb en sistemes dopats amb Er. L'eficiència de Nd es deriva de la seva absorció directa de la llum de la bomba i la seva emissió posterior, el que el converteix en un mitjà de guany làser senzill i eficient.

Aplicacions:

-Er:S'utilitza principalment en telecomunicacions per la seva emissió a 1,55 µm, que coincideix amb la finestra de pèrdua mínima de les fibres òptiques de sílice. Els mitjans de guany dopats amb Er són crítics per als amplificadors òptics i 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 senzilla que permet un bombeig eficient de díodes i una gran potència de sortida. També s'utilitzen materials dopats amb Yb per millorar el rendiment dels sistemes dopats amb Er.

- Nd: Adequat per a una àmplia gamma d'aplicacions, des de tall industrial i soldadura fins a làsers mèdics. Els làsers Nd:YAG són especialment valorats per la seva eficiència, potència i versatilitat.

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

Un làser DPSS és un tipus de làser que utilitza un mitjà de guany d'estat sòlid (com Nd: YAG) bombejat 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 obtenir un article detallat, podeu considerar cercar a bases de dades científiques o editors de bona reputació per obtenir revisions exhaustives sobre la tecnologia làser DPSS.

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

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

1. Alta eficiència i potència de sortida: Un disseny i simulacions d'un mòdul làser Nd:YAG de bombeig lateral de díode va demostrar una eficiència significativa, amb un làser Nd:YAG de bombeig lateral de díode que proporciona una potència mitjana màxima de 220 W mantenint una energia constant per pols en un ampli rang de freqüències. Això indica l'alta eficiència i el potencial d'alta potència de sortida dels làsers Nd:YAG quan es bombegen per díodes (Lera et al., 2016).
2.Flexibilitat i fiabilitat operacionals: S'ha demostrat que les ceràmiques Nd:YAG funcionen de manera eficient a diverses longituds d'ona, incloses longituds d'ona segures per als ulls, amb una alta eficiència òptica a òptica. Això demostra la versatilitat i fiabilitat de Nd:YAG com a mitjà de guany en diferents aplicacions làser (Zhang et al., 2013).
3. Longevitat i qualitat del feix: La investigació sobre un làser Nd:YAG bombat per díodes d'alta eficàcia va emfatitzar la seva longevitat i el seu rendiment constant, indicant la idoneïtat de Nd:YAG per a aplicacions que requereixen fonts làser duradores i fiables. L'estudi va informar d'un funcionament estès amb més de 4,8 x 10 ^ 9 trets sense danys òptics, mantenint una qualitat del feix excel·lent (Coyle et al., 2004).
4. Operació d'ona contínua altament eficient:Els estudis han demostrat el funcionament d'ona contínua (CW) altament eficient dels làsers Nd:YAG, destacant la seva eficàcia com a mitjà de guany en sistemes làser bombejats amb díodes. Això inclou assolir altes eficiències de conversió òptica i eficiències de pendent, demostrant encara més la idoneïtat de 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 una excel·lent qualitat del feix fa que Nd:YAG sigui un mitjà de guany preferit en mòduls làser bombejats per semiconductors per a una àmplia gamma d'aplicacions.

Referència

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

Gong, G., Chen, Y., Lin, Y., Huang, J., Gong, X., Luo, Z. i Huang, Y. (2016). Creixement i propietats espectroscòpiques del cristall Er:Yb:KGd(PO3)_4 com a mitjà 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 mitjà de guany Er/Yb per a amplificadors de fibra i làsers. Revista de la Societat Òptica d'Amèrica 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., & Li, P. (2013). Làser de ceràmica Nd:YAG d'alta eficiència que funciona a 1442,8 nm. Cartes d'òptica, 38(16), 3075-3077.

Coyle, DB, Kay, R., Stysley, P. i Poulios, D. (2004). Làser Nd:YAG eficient, fiable i de llarga vida útil per a altimetria topogràfica de vegetació basada en l'espai. Òptica aplicada, 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. Lletres de física làser, 10.

Exempció de responsabilitat:

Per la present declarem que algunes de les imatges que es mostren al nostre lloc web estan recollides d'Internet i de la Viquipèdia, amb l'objectiu de promoure l'educació i l'intercanvi d'informació. Respectem els drets de propietat intel·lectual de tots els creadors. L'ús d'aquestes imatges no té com a finalitat un benefici comercial.
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 oferir una 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.
Poseu-vos en contacte amb nosaltres a la següent adreça de correu electrònic:sales@lumispot.cn. Ens comprometem a prendre mesures immediates quan rebem qualsevol notificació i garantim una cooperació al 100% per resoldre aquests problemes.

Taula de continguts: