Nachrichten - Warum verwenden wir ND: YAG -Kristall als Gewinnmedium im DPSS -Laser?

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Was ist ein Lasergewinnmedium?

Ein Lasergewinnmedium ist ein Material, das das Licht durch stimulierte Emission verstärkt. Wenn die Atome oder Moleküle des Mediums auf höhere Energieniveaus angeregt werden, können sie bei der Rückkehr in einen niedrigeren Energiezustand Photonen einer bestimmten Wellenlänge emittieren. Dieser Prozess verstärkt das Licht, das durch das Medium geht, was für den Laserbetrieb von grundlegender Bedeutung ist.

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Was ist das übliche Gewinnmedium?

Das Verstärkungsmedium kann unterschiedlich sein, einschließlichGase, Flüssigkeiten (Farbstoffe), Feststoffe(Kristalle oder Gläser mit seltener Erd- oder Übergangsmetallionen) und Halbleitern.FestkörperlaserVerwenden Sie beispielsweise häufig Kristalle wie ND: YAG (Neodym-dotiertes Yttrium-Aluminium-Granat) oder eine Brille mit seltenen Erdelementen. Farbstofflaser verwenden organische Farbstoffe, die in Lösungsmitteln gelöst sind, und Gaslaser verwenden Gase oder Gasmischungen.

Laserstangen (von links nach rechts): Ruby, Alexandrite, er: yag, nd: yag

Die Unterschiede zwischen ND (Neodym), ER (Erbium) und YB (Ytterbium) als Gewinnmedium

In erster Linie beziehen sich ihre Emissionswellenlängen, Energieübertragungsmechanismen und Anwendungen, insbesondere im Zusammenhang mit dotierten Lasermaterialien.

Emissionswellenlängen:

- ER: Erbium emittiert typischerweise bei 1,55 µm, was sich in der Augenregion befindet und aufgrund des geringen Verlusts an optischen Fasern für Telekommunikationsanwendungen sehr nützlich ist (Gong et al., 2016).

- YB: Ytterbium emittiert häufig etwa 1,0 bis 1,1 µm, wodurch es für eine Vielzahl von Anwendungen geeignet ist, einschließlich Hochleistungslasern und Verstärker. YB wird häufig als Sensibilisator für ER verwendet, um die Effizienz von ER-dotierten Geräten durch Übertragen von Energie von YB auf ER zu verbessern.

- ND: Neodym-dotierte Materialien emittieren typischerweise etwa 1,06 µm. ND: YAG zum Beispiel ist für seine Effizienz bekannt und wird sowohl in Industrie- als auch in medizinischen Lasern weit verbreitet (Y. Chang et al., 2009).

Energieübertragungsmechanismen:

-ER- und YB-Co-Doping: Die Co-Doping von ER und YB in einem Wirtsmedium ist vorteilhaft, um die Emission im Bereich von 1,5-1,6 µm zu verbessern. YB fungiert als effizienter Empfindungsgeräte für ER, indem sie Pumpenlicht absorbieren und Energie in ER -Ionen übertragen, was zu einer verstärkten Emission im Telekommunikationsband führt. Diese Energieübertragung ist für den Betrieb von ER-dotierten Faserverstärkern (EDFA) (DK Vysokikh et al., 2023) von entscheidender Bedeutung.

- ND: ND erfordert normalerweise keinen Sensibilisator wie YB in ER-dotierten Systemen. Die Effizienz von ND wird aus der direkten Absorption von Pumpenlicht und anschließender Emission abgeleitet, wodurch es ein unkompliziertes und effizientes Lasergewinnmedium ist.

Anwendungen:

- ähm:Hauptsächlich in der Telekommunikation aufgrund seiner Emission bei 1,55 µm, was mit dem Mindestverlustfenster von Siliciumdioxidfasern übereinstimmt. ER-dotierte Gewinnmedien sind für optische Verstärker und Laser in Langstrecken-Glasfaserkommunikationssystemen von entscheidender Bedeutung.

- YB:Häufig in Hochleistungsanwendungen verwendet, da die relativ einfache elektronische Struktur ein effizientes Diodenpumpen und hohe Leistung ermöglicht. YB-dotierte Materialien werden auch verwendet, um die Leistung von ER-dotierten Systemen zu verbessern.

- nd: Gut geeignet für eine Vielzahl von Anwendungen, vom industriellen Schneiden und Schweißen bis hin zu medizinischen Lasern. ND: YAG -Laser werden besonders für Effizienz, Strom und Vielseitigkeit geschätzt.

Warum haben wir uns für ND: YAG als Gewinnmedium im DPSS -Laser entschieden

Ein DPSS-Laser ist eine Art Laser, der ein Festkörperverstärkungsmedium (wie ND: YAG) verwendet, das von einer Halbleiter-Laserdiode gepumpt wird. Diese Technologie ermöglicht kompakte, effiziente Laser, die in der Lage sind, hochwertige Strahlen im Spektrum "sichtbares zu Infrarot) zu erzeugen. Für einen detaillierten Artikel können Sie in Betracht ziehen, um seriöse wissenschaftliche Datenbanken oder Verlage nach umfassenden Überprüfungen zur DPSS -Lasertechnologie zu suchen.

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ND: YAG wird häufig als Gewinnmedium in Halbleiter-gepumpten Lasermodulen aus mehreren Gründen verwendet, wie in verschiedenen Studien hervorgehoben:

1. Hohe Effizienz und Ausgangsleistung: Ein Design und eine Simulationen eines dioden-Seite gepumpten ND: Das YAG-Lasermodul zeigte einen signifikanten Effizienz mit einem dioden-seitlich gepumpten ND: YAG-Laser, der eine maximale Durchschnittsleistung von 220 W liefert und gleichzeitig die konstante Energie pro Impuls in einem weiten Frequenzbereich aufrechterhält. Dies zeigt die hohe Effizienz und das Potenzial für eine hohe Leistung von ND: YAG -Lasern, wenn sie durch Dioden gepumpt werden (Lera et al., 2016).
2. Operationsübergreifende Flexibilität und Zuverlässigkeit: ND: Es wurde gezeigt, dass YAG-Keramik bei verschiedenen Wellenlängen, einschließlich Augen-Safe-Wellenlängen, mit hoher optisch-optischer Effizienz effizient funktioniert. Dies zeigt ND: YAGs Vielseitigkeit und Zuverlässigkeit als Gewinnmedium in verschiedenen Laseranwendungen (Zhang et al., 2013).
3. Verletzung und Strahlqualität: Forschung zu einem hocheffizienten, diodengepumpten ND: YAG-Laser betonte seine Langlebigkeit und konsistente Leistung, was auf die Eignung von ND: YAG für Anwendungen hinweist, die dauerhafte und zuverlässige Laserquellen erfordern. Die Studie berichtete über einen erweiterten Betrieb mit mehr als 4,8 x 10^9 Schüssen ohne optische Schäden, wobei die hervorragende Strahlqualität beibehalten wurde (Coyle et al., 2004).
4. Hohen effizienten Betrieb mit kontinuierlicher Welle:Studien haben gezeigt, dass der hocheffiziente Betrieb von ND: YAG-Lasern mit kontinuierlicher Welle (CW) (CD) -Orgabedany (CLEUTUS-WAHR) als Gewinnmedium in diodengepumpten Lasersystemen hervorgehoben wird. Dies beinhaltet die Erzielung einer hohen optischen Umwandlungseffizienz und der Effizienz der Steigung, die die Eignung von ND: YAG für hocheffiziente Laseranwendungen weiter bestätigt (Zhu et al., 2013).

Die Kombination aus hoher Effizienz, Leistung, Betriebsflexibilität, Zuverlässigkeit, Langlebigkeit und hervorragender Strahlqualität macht ND: YAG zu einem bevorzugten Verstärkungsmedium in halbluduktig gepumpten Lasermodulen für eine Vielzahl von Anwendungen.

Referenz

Chang, Y., Su, K., Chang, H. & Chen, Y. (2009). Kompakte effiziente, q-sankte, Augenlaser bei 1525 nm mit einem diffusionsgebundenen ND: YVO4-Kristall als Selbstdiffusionsmedium. Optics Express, 17 (6), 4330-4335.

G. Gong, Y. Chen, Y. Lin, J. Huang, X. Gong, Z. Luo & Y. Huang (2016). Wachstum und spektroskopische Eigenschaften von ER: YB: kgd (PO3) _4 -Kristall als vielversprechendes 155 µm Lasergewinnmedium. Optische Materialien Express, 6, 3518-3526.

Vysokikh, DK, Bazakutsa, A., Dorofeenko, AV, & Butov, O. (2023). Experimentbasiertes Modell von ER/YB-Gewinnmedium für Faserverstärker und Laser. Zeitschrift der 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). Simulationen des Gewinnprofils und der Leistung eines dioden-Seitenpumpens 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). Hocheffizienz ND: YAG Ceramic Eye-Safe-Laser, der bei 1442,8 nm arbeitet. Optics Letters, 38 (16), 3075-3077.

Coyle, DB, Kay, R., Stysley, P. & Poulios, D. (2004). Effiziente, zuverlässige, langlebige, diodengepumpte ND: YAG-Laser für eine topografische Höchstdimetrie auf räumenbasierter Vegetation. Applied Optics, 43 (27), 5236-5242.

Zhu, Hy, Xu, CW, J. Zhang, D. Tang, D. Luo & Y. Duan (2013). Hocheffiziente kontinuierliche Wellen-ND: YAG-Keramiklaser bei 946 nm. Laserphysikbriefe, 10.

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