חדשות - מדוע אנו משתמשים בגביש Nd:YAG כמדיום הגברה בלייזר DPSS?

הירשמו לרשתות החברתיות שלנו לפוסטים מהירים

מהו מדיום הגבר לייזר?

מצע לייזר הוא חומר המגביר אור על ידי פליטה מגורה. כאשר האטומים או המולקולות של המצע מעוררים לרמות אנרגיה גבוהות יותר, הם יכולים לפלוט פוטונים באורך גל מסוים כאשר הם חוזרים למצב אנרגיה נמוך יותר. תהליך זה מגביר את האור העובר דרך המצע, שהוא בסיסי לפעולת הלייזר.

[בלוג קשור:רכיבים מרכזיים של הלייזר]

מהו מדיום הרווח הרגיל?

ניתן לגוון את מדיום ההגבר, כוללגזים, נוזלים (צבעים), מוצקים(גבישים או זכוכיתיים מסוממים ביונים של מתכות נדירות או מתכות מעבר), ומוליכים למחצה.לייזרים במצב מוצק, לדוגמה, משתמשים לעתים קרובות בגבישים כמו Nd:YAG (איטריום אלומיניום גארנט מסומם בנאודימיום) או בזכוכיות מסוממות ביסודות אדמה נדירים. לייזרי צבע משתמשים בצבעים אורגניים המומסים בממסים, ולייזרי גז משתמשים בגזים או בתערובות גז.

מוטות לייזר (משמאל לימין): רובי, אלכסנדריט, Er:YAG, Nd:YAG

ההבדלים בין Nd (ניאודימיום), Er (ארביום) ו-Yb (יטרביום) כמדיום הגברה

קשורים בעיקר לאורכי גל הפליטה שלהם, מנגנוני העברת אנרגיה ויישומים, במיוחד בהקשר של חומרי לייזר מסוממים.

אורכי גל פליטה:

- Er: ארביום פולט בדרך כלל בעוצמה של 1.55 מיקרומטר, הנמצא באזור הבטוח לעיניים ושימושי מאוד עבור יישומי טלקומוניקציה בשל הפסדיו הנמוכים בסיבים אופטיים (Gong et al., 2016).

- Yb: איטרביום פולט לרוב קרינה בטווח של 1.0 עד 1.1 מיקרומטר, מה שהופך אותו למתאים למגוון רחב של יישומים, כולל לייזרים ומגברים בעלי הספק גבוה. Yb משמש לעתים קרובות כרגישות ל-Er כדי לשפר את היעילות של התקנים מסוממים ב-Er על ידי העברת אנרגיה מ-Yb ל-Er.

- Nd: חומרים מסוממים בניאודימיום פולטים בדרך כלל כ-1.06 מיקרומטר. Nd:YAG, לדוגמה, ידוע ביעילותו ונמצא בשימוש נרחב הן בלייזרים תעשייתיים והן בלייזרים רפואיים (Y. Chang et al., 2009).

מנגנוני העברת אנרגיה:

- סימום משותף של Er ו-Yb: סימום משותף של Er ו-Yb במדיום מארח מועיל לשיפור הפליטה בטווח של 1.5-1.6 מיקרומטר. Yb פועל כרגישות יעילה עבור Er על ידי ספיגת אור משאבה והעברת אנרגיה ליוני Er, מה שמוביל לפליטה מוגברת בתחום התקשורת. העברת אנרגיה זו חיונית להפעלת מגברי סיבים מסוממים ב-Er (EDFA) (DK Vysokikh et al., 2023).

- Nd: Nd בדרך כלל אינו דורש רגישות כמו Yb במערכות מסוממות Er. יעילותו של Nd נגזרת מספיגת אור המשאבה הישירה שלו ופליטתו לאחר מכן, מה שהופך אותו למדיום הגברת לייזר פשוט ויעיל.

יישומים:

- אה:משמש בעיקר בתקשורת בשל פליטתו בעובי של 1.55 מיקרומטר, התואם את חלון ההפסד המינימלי של סיבי אופטיים מסיליקה. מדיות הגברה מסוממות ב-ER הן קריטיות עבור מגברים אופטיים ולייזרים במערכות תקשורת סיבים אופטיים למרחקים ארוכים.

- י"ב:משמש לעתים קרובות ביישומים בעלי הספק גבוה בשל המבנה האלקטרוני הפשוט יחסית שלו המאפשר שאיבת דיודה יעילה ופלט הספק גבוה. חומרים מסוממים ב-Yb משמשים גם לשיפור הביצועים של מערכות מסוממות ב-Er.

- נדמתאים היטב למגוון רחב של יישומים, החל מחיתוך וריתוך תעשייתיים ועד לייזרים רפואיים. לייזרי Nd:YAG מוערכים במיוחד בזכות יעילותם, עוצמתם ורבגוניותם.

מדוע בחרנו ב-Nd:YAG כמדיום הגברה בלייזר DPSS

לייזר DPSS הוא סוג של לייזר המשתמש בתווך הגברה במצב מוצק (כמו Nd: YAG) המונע על ידי דיודת לייזר מוליך למחצה. טכנולוגיה זו מאפשרת לייזרים קומפקטיים ויעילים המסוגלים לייצר קרניים באיכות גבוהה בספקטרום הנראה-אינפרא אדום. למאמר מפורט, מומלץ לשקול לחפש במאגרי מידע מדעיים בעלי מוניטין או במוציאים לאור לקבלת ביקורות מקיפות על טכנולוגיית לייזר DPSS.

[מוצר קשור:לייזר מצב מוצק המופעל על ידי דיודה]

Nd:YAG משמש לעתים קרובות כמדיום הגבר במודולי לייזר המופעלים על ידי מוליכים למחצה מכמה סיבות, כפי שמודגש על ידי מחקרים שונים:

1. יעילות גבוהה ופלט כוחתכנון וסימולציות של מודול לייזר Nd:YAG המופעל על ידי דיודה הדגימו יעילות משמעותית, כאשר לייזר Nd:YAG המופעל על ידי דיודה מספק הספק ממוצע מרבי של 220 וואט תוך שמירה על אנרגיה קבועה לכל פולס בטווח תדרים רחב. ממצא זה מצביע על היעילות הגבוהה והפוטנציאל להספק גבוה של לייזרי Nd:YAG כאשר הם מופעלים על ידי דיודות (Lera et al., 2016).
2. גמישות תפעולית ואמינותקרמיקת Nd:YAG הוכחה כפועלת ביעילות באורכי גל שונים, כולל אורכי גל בטוחים לעין, עם יעילות אופטית-לאופטית גבוהה. ממצא זה מדגים את הרבגוניות והאמינות של Nd:YAG כמדיום הגברה ביישומי לייזר שונים (Zhang et al., 2013).
3. אורך חיים ואיכות אלומהמחקר על לייזר Nd:YAG יעיל ביותר, המופעל על ידי שאיבת דיודה, הדגיש את אורך חייו ואת ביצועיו העקביים, דבר המצביע על התאמתו של Nd:YAG ליישומים הדורשים מקורות לייזר עמידים ואמינים. המחקר דיווח על פעולה ממושכת עם יותר מ-4.8 x 10^9 יריות ללא נזק אופטי, תוך שמירה על איכות קרן מעולה (Coyle et al., 2004).
4. פעולה יעילה ביותר של גל רציף:מחקרים הדגימו את פעולת הגל הרציף (CW) היעילה ביותר של לייזרי Nd:YAG, והדגישו את יעילותם כמדיום הגבר במערכות לייזר מבוססות דיודה. זה כולל השגת יעילות המרה אופטית גבוהה ויעילות שיפוע גבוהה, מה שמעיד עוד יותר על התאמתו של Nd:YAG ליישומי לייזר בעלי יעילות גבוהה (Zhu et al., 2013).

השילוב של יעילות גבוהה, תפוקת הספק, גמישות תפעולית, אמינות, אורך חיים ואיכות אלומה מעולה הופך את Nd:YAG למדיום הגברה מועדף במודולי לייזר המונעים על ידי מוליכים למחצה עבור מגוון רחב של יישומים.

הַפנָיָה

Chang, Y., Su, K., Chang, H., & Chen, Y. (2009). לייזר קומפקטי ויעיל עם מיתוג Q, בטוח לעיניים, באורך גל של 1525 ננומטר, עם גביש Nd:YVO4 דו-קצוותי המחובר לדיפוזיה כתווך ראמאן עצמי. Optics Express, 17(6), 4330-4335.

גונג, ג'., צ'ן, י'., לין, י'., הואנג, ג'., גונג, ש'., לואו, ז'., והואנג, י'. (2016). גדילה ותכונות ספקטרוסקופיות של גביש Er:Yb:KGd(PO3)_4 כמדיום לייזר מבטיח של 155 מיקרומטר. Optical Materials Express, 6, 3518-3526.

Vysokikh, DK, Bazakutsa, A., Dorofeenko, AV, & Butov, O. (2023). מודל מבוסס ניסוי של מדיום הגבר Er/Yb עבור מגברי סיבים ולייזרים. כתב העת של האגודה האופטית של אמריקה 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). הדמיות של פרופיל ההגבר והביצועים של לייזר QCW Nd:YAG שנשאב צד דיודה. 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). לייזר קרמי Nd:YAG יעיל במיוחד הפועל ב-1442.8 ננומטר. Optics Letters, 38(16), 3075-3077.

Coyle, DB, Kay, R., Stysley, P., & Poulios, D. (2004). לייזר Nd:YAG יעיל, אמין, בעל חיים ארוך, המופעל על ידי דיודה, למדידה טופוגרפית של גובה צמחייה בחלל. Applied Optics, 43(27), 5236-5242.

Zhu, HY, Xu, CW, Zhang, J., Tang, D., Luo, D., & Duan, Y. (2013). לייזרים קרמיים Nd:YAG בעלי יעילות גבוהה בגל רציף ב-946 ננומטר. Laser Physics Letters, 10.

הצהרת אחריות:

אנו מצהירים בזאת כי חלק מהתמונות המוצגות באתר שלנו נאספו מהאינטרנט ומוויקיפדיה, במטרה לקדם חינוך ושיתוף מידע. אנו מכבדים את זכויות הקניין הרוחני של כל היוצרים. השימוש בתמונות אלה אינו מיועד למטרות רווח מסחרי.
אם אתם סבורים שאחד מהתוכן בו נעשה שימוש מפר את זכויות היוצרים שלכם, אנא צרו עמנו קשר. אנו מוכנים לנקוט באמצעים המתאימים, לרבות הסרת תמונות או מתן ייחוס נאות, על מנת להבטיח עמידה בחוקי ותקנות הקניין הרוחני. מטרתנו היא לשמור על פלטפורמה עשירה בתוכן, הוגנת ומכבדת את זכויות הקניין הרוחני של אחרים.
אנא צרו קשר בכתובת הדוא"ל הבאה:sales@lumispot.cnאנו מתחייבים לנקוט פעולה מיידית עם קבלת כל הודעה ומבטיחים שיתוף פעולה של 100% בפתרון כל בעיה כזו.

תוֹכֶן הָעִניָנִים: