Noticias - Por que estamos a usar o cristal Nd: YAG como medio de ganancia no láser DPSS?

Subscríbete ás nosas redes sociais para obter unha publicación rápida

Que é un medio de ganancia láser?

Un medio de ganancia láser é un material que amplifica a luz mediante a emisión estimulada. Cando os átomos ou moléculas do medio son excitados a niveis de enerxía máis altos, poden emitir fotóns dunha determinada lonxitude de onda ao volver a un estado de enerxía máis baixo. Este proceso amplifica a luz que pasa polo medio, o que é fundamental para o funcionamento do láser.

[Blogue relacionado:Compoñentes fundamentais do láser]

Cal é o medio de ganancia habitual?

O medio de ganancia pode ser variado, incluíndogases, líquidos (colorantes), sólidos(cristais ou cristais dopados con ións de terras raras ou metais de transición) e semicondutores.Láseres de estado sólido, por exemplo, adoitan usar cristais como Nd: YAG (granate de aluminio de itrio dopado con neodimio) ou lentes dopados con elementos de terras raras. Os láseres de colorantes usan colorantes orgánicos disoltos en disolventes, e os láseres de gas utilizan gases ou mesturas de gases.

Varillas láser (de esquerda a dereita): Ruby, Alexandrite, Er:YAG, Nd:YAG

As diferenzas entre Nd (Neodimio), Er (Erbio) e Yb (Iterbio) como medios de ganancia

relaciónanse principalmente coas súas lonxitudes de onda de emisión, mecanismos de transferencia de enerxía e aplicacións, especialmente no contexto de materiais láser dopados.

Lonxitudes de onda de emisión:

- Er: O erbio normalmente emite a 1,55 µm, que está na rexión segura para os ollos e moi útil para aplicacións de telecomunicacións debido á súa baixa perda en fibras ópticas (Gong et al., 2016).

- Yb: o iterbio adoita emitir entre 1,0 e 1,1 µm, polo que é axeitado para unha ampla gama de aplicacións, incluíndo láseres e amplificadores de alta potencia. Yb úsase a miúdo como sensibilizador de Er para mellorar a eficiencia dos dispositivos dopados con Er transferindo enerxía de Yb a Er.

- Nd: Os materiais dopados con neodimio emiten normalmente arredor de 1,06 µm. Nd:YAG, por exemplo, é coñecido pola súa eficiencia e é amplamente utilizado tanto en láseres industriais como médicos (Y. Chang et al., 2009).

Mecanismos de transferencia de enerxía:

- Codopaxe Er e Yb: o codopaxe de Er e Yb nun medio hóspede é beneficioso para mellorar a emisión no intervalo de 1,5-1,6 µm. Yb actúa como un sensibilizador eficiente para Er absorbendo a luz da bomba e transferindo enerxía aos ións Er, o que leva a unha emisión amplificada na banda de telecomunicacións. Esta transferencia de enerxía é crucial para o funcionamento dos amplificadores de fibra dopada con Er (EDFA) (DK Vysokikh et al., 2023).

- Nd: Nd normalmente non require un sensibilizador como Yb en sistemas dopados con Er. A eficiencia de Nd derívase da súa absorción directa da luz da bomba e a súa emisión posterior, o que o converte nun medio de ganancia láser sinxelo e eficiente.

Aplicacións:

-Er:Úsase principalmente en telecomunicacións pola súa emisión a 1,55 µm, que coincide coa xanela de perdas mínimas das fibras ópticas de sílice. Os medios de ganancia dopados Er son críticos para amplificadores ópticos e láseres en sistemas de comunicación de fibra óptica de longa distancia.

- Yb:Moitas veces úsase en aplicacións de alta potencia debido á súa estrutura electrónica relativamente sinxela que permite un bombeo de díodos eficiente e unha alta potencia de saída. Os materiais dopados con Yb tamén se utilizan para mellorar o rendemento dos sistemas dopados con Er.

- Nd: Adecuado para unha ampla gama de aplicacións, desde corte industrial e soldadura ata láseres médicos. Os láseres Nd:YAG son especialmente valorados pola súa eficiencia, potencia e versatilidade.

Por que escollemos Nd:YAG como medio de ganancia no láser DPSS

Un láser DPSS é un tipo de láser que usa un medio de ganancia de estado sólido (como Nd: YAG) bombeado por un díodo láser semicondutor. Esta tecnoloxía permite láseres compactos e eficientes capaces de producir feixes de alta calidade no espectro do visible ao infravermello. Para obter un artigo detallado, podes considerar buscar a través de bases de datos científicas ou editores de boa reputación revisións completas sobre a tecnoloxía láser DPSS.

[Produto relacionado:Láser de estado sólido bombeado por diodo]

Nd:YAG utilízase a miúdo como medio de ganancia en módulos láser bombeados con semicondutores por varias razóns, como destacan varios estudos:

1.Alta eficiencia e potencia de saída: Un deseño e simulacións dun módulo láser Nd:YAG de bombeo lateral de díodo demostraron unha eficiencia significativa, cun láser Nd:YAG de bombeo lateral de díodo que proporciona unha potencia media máxima de 220 W mantendo a enerxía constante por pulso nun amplo rango de frecuencias. Isto indica a alta eficiencia e potencial de alta potencia dos láseres Nd:YAG cando son bombeados por díodos (Lera et al., 2016).
2.Flexibilidade e fiabilidade operativas: A cerámica Nd:YAG demostrou funcionar de forma eficiente en varias lonxitudes de onda, incluídas lonxitudes de onda seguras para os ollos, cunha alta eficiencia óptica a óptica. Isto demostra a versatilidade e fiabilidade de Nd:YAG como medio de ganancia en diferentes aplicacións de láser (Zhang et al., 2013).
3.Lonxevidade e calidade do feixe: A investigación sobre un láser Nd:YAG altamente eficiente e bombeado por diodos enfatizou a súa lonxevidade e o seu rendemento consistente, indicando a idoneidade de Nd:YAG para aplicacións que requiren fontes láser duradeiras e fiables. O estudo informou de funcionamento prolongado con máis de 4,8 x 10^9 disparos sen danos ópticos, mantendo unha excelente calidade do feixe (Coyle et al., 2004).
4. Operación de ondas continuas altamente eficiente:Os estudos demostraron o funcionamento altamente eficiente de ondas continuas (CW) dos láseres Nd:YAG, destacando a súa eficacia como medio de ganancia nos sistemas láser bombeados con diodos. Isto inclúe a consecución de altas eficiencias de conversión óptica e eficiencias de pendente, o que demostra aínda máis a idoneidade de Nd:YAG para aplicacións de láser de alta eficiencia (Zhu et al., 2013).

A combinación de alta eficiencia, potencia de saída, flexibilidade operativa, fiabilidade, lonxevidade e excelente calidade do feixe fai que Nd:YAG sexa un medio de ganancia preferido en módulos láser bombeados con semicondutores para unha ampla gama de aplicacións.

Referencia

Chang, Y., Su, K., Chang, H. e Chen, Y. (2009). Láser compacto e eficiente para ollos con interruptor Q a 1525 nm cun cristal Nd:YVO4 unido por difusión de dobre extremo como medio autoRaman. Optics Express, 17(6), 4330-4335.

Gong, G., Chen, Y., Lin, Y., Huang, J., Gong, X., Luo, Z. e Huang, Y. (2016). Crecemento e propiedades espectroscópicas do cristal Er:Yb:KGd(PO3)_4 como medio prometedor de ganancia láser de 155 µm. Optical Materials Express, 6, 3518-3526.

Vysokikh, DK, Bazakutsa, A., Dorofeenko, AV e Butov, O. (2023). Modelo baseado en experimentos de medio de ganancia Er/Yb para amplificadores de fibra e láseres. Revista da Sociedade Óptica de América 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). Simulacións do perfil de ganancia e do rendemento dun láser QCW Nd:YAG de bombeo lateral de díodo. Óptica 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). Láser cerámico Nd:YAG de alta eficiencia operando a 1442,8 nm. Cartas ópticas, 38(16), 3075-3077.

Coyle, DB, Kay, R., Stysley, P. e Poulios, D. (2004). Eficiente, fiable, de longa vida útil, láser Nd:YAG bombeado por diodos para a altimetría topográfica da vexetación espacial. Óptica Aplicada, 43(27), 5236-5242.

Zhu, HY, Xu, CW, Zhang, J., Tang, D., Luo, D. e Duan, Y. (2013). Láseres cerámicos Nd:YAG de onda continua de alta eficiencia a 946 nm. Cartas de física láser, 10.

Exención de responsabilidade:

Declaramos que algunhas das imaxes que aparecen no noso sitio web son recollidas de Internet e Wikipedia, co obxectivo de promover a educación e o intercambio de información. Respectamos os dereitos de propiedade intelectual de todos os creadores. O uso destas imaxes non ten como finalidade un beneficio comercial.
Se cres que algún dos contidos utilizados infrinxe os teus dereitos de autor, ponte en contacto connosco. Estamos máis que dispostos a tomar as medidas adecuadas, incluíndo a eliminación de imaxes ou a atribución adecuada, para garantir o cumprimento das leis e regulamentos de propiedade intelectual. O noso obxectivo é manter unha plataforma rica en contido, xusta e que respecte os dereitos de propiedade intelectual dos demais.
Póñase en contacto connosco no seguinte enderezo de correo electrónico:sales@lumispot.cn. Compromémonos a tomar medidas inmediatas despois de recibir calquera notificación e garantimos unha cooperación ao 100 % para resolver tales problemas.

Índice: