Novidades - Por que empregamos o cristal Nd: YAG como medio de ganancia no láser DPSS?

Subscríbete ás nosas redes sociais para obter publicacións rápidas

Que é un medio de ganancia láser?

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

[Blog relacionado:]Compoñentes clave do láser]

Cal é o medio de ganancia habitual?

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

Varillas láser (de esquerda a dereita): rubí, alexandrita, 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, os mecanismos de transferencia de enerxía e as súas aplicacións, especialmente no contexto de materiais láser dopados.

Lonxitudines de onda de emisión:

- Er: O erbio emite normalmente a 1,55 µm, o que se atopa na rexión segura para a vista e é 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, o que o fai axeitado para unha ampla gama de aplicacións, como láseres de alta potencia e amplificadores. O Yb adoita empregarse como sensibilizador do Er para mellorar a eficiencia dos dispositivos dopados con Er mediante a transferencia de enerxía do Yb ao Er.

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

Mecanismos de transferencia de enerxía:

- Codopaxe de Er e Yb: O codopaxe de Er e Yb nun medio hóspede é beneficioso para mellorar a emisión no rango de 1,5-1,6 µm. O Yb actúa como un sensibilizador eficiente para o Er ao absorber a luz de bombeo e transferir enerxía aos ións de 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 dopados con Er (EDFA) (DK Vysokikh et al., 2023).

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

Aplicacións:

- Eh:Úsase principalmente en telecomunicacións debido á súa emisión a 1,55 µm, que coincide coa xanela de perda mínima das fibras ópticas de sílice. Os medios de ganancia dopados con Er son fundamentais para amplificadores ópticos e láseres en sistemas de comunicación de fibra óptica de longa distancia.

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

- NdMoi axeitado para unha ampla gama de aplicacións, desde o corte e a soldadura industriais ata os 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 emprega 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 visible a infravermello. Para obter un artigo detallado, podes considerar buscar en bases de datos científicas ou editoriais de renome para obter revisións completas sobre a tecnoloxía láser DPSS.

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

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

1. Alta eficiencia e potencia de saídaUn deseño e simulacións dun módulo láser Nd:YAG bombeado lateralmente por díodos demostraron unha eficiencia significativa, cun láser Nd:YAG bombeado lateralmente por díodos que proporciona unha potencia media máxima de 220 W, mantendo unha enerxía constante por pulso nun amplo rango de frecuencias. Isto indica a alta eficiencia e o potencial para unha saída de alta potencia dos láseres Nd:YAG cando son bombeados por díodos (Lera et al., 2016).
2. Flexibilidade e fiabilidade operativasDemostrouse que a cerámica de Nd:YAG funciona eficientemente a varias lonxitudes de onda, incluídas lonxitudes de onda seguras para a vista, cunha alta eficiencia óptica-óptica. Isto demostra a versatilidade e fiabilidade do Nd:YAG como medio de ganancia en diferentes aplicacións láser (Zhang et al., 2013).
3. Lonxevidade e calidade do feixeA investigación sobre un láser Nd:YAG altamente eficiente, bombeado por díodos, puxo de manifesto a súa lonxevidade e rendemento consistente, o que indica a idoneidade do Nd:YAG para aplicacións que requiren fontes láser duradeiras e fiables. O estudo informou dun 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. Funcionamento de onda continua altamente eficiente:Os estudos demostraron o funcionamento de onda continua (CW) altamente eficiente dos láseres Nd:YAG, destacando a súa eficacia como medio de ganancia en sistemas láser bombeados por díodos. Isto inclúe a consecución de altas eficiencias de conversión óptica e eficiencias de pendente, o que demostra aínda máis a idoneidade do Nd:YAG para aplicacións 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 converten o Nd:YAG nun medio de ganancia preferido en módulos láser bombeados por semicondutores para unha ampla gama de aplicacións.

Referencia

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

Gong, G., Chen, Y., Lin, Y., Huang, J., Gong, X., Luo, Z. e Huang, Y. (2016). Propiedades de crecemento e espectroscópicas do cristal Er:Yb:KGd(PO3)_4 como un medio de ganancia láser prometedor 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. 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). 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. e Li, P. (2013). Láser cerámico Nd:YAG de alta eficiencia e seguro para os ollos que funciona a 1442,8 nm. Optics Letters, 38(16), 3075-3077.

Coyle, DB, Kay, R., Stysley, P. e Poulios, D. (2004). Láser Nd:YAG bombeado por díodos, eficiente, fiable e de longa duración para altimetría topográfica de vexetación espacial. Applied Optics, 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. Laser Physics Letters, 10.

Aviso legal:

Por medio da presente declaramos que algunhas das imaxes que se mostran no noso sitio web foron recollidas de Internet e da 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 obxectivo obter beneficios comerciais.
Se cres que algún dos contidos empregados infrinxe os teus dereitos de autor, ponte en contacto connosco. Estamos máis que dispostos a tomar as medidas axeitadas, como a eliminación de imaxes ou a atribución axeitada, 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 doutras persoas.
Póñase en contacto connosco no seguinte enderezo de correo electrónico:sales@lumispot.cnComprometémonos a tomar medidas inmediatas ao recibir calquera notificación e garantimos unha cooperación do 100 % na resolución de calquera destes problemas.

Índice: