Haberler - DPSS lazerde kazanç ortamı olarak neden Nd:YAG kristali kullanıyoruz?

Anlık paylaşımlar için sosyal medya hesaplarımızı takip edin.

Lazer Kazanç Ortamı Nedir?

Lazer kazanç ortamı, uyarılmış emisyon yoluyla ışığı yükselten bir malzemedir. Ortamın atomları veya molekülleri daha yüksek enerji seviyelerine uyarıldığında, daha düşük bir enerji durumuna dönerken belirli bir dalga boyunda fotonlar yayabilirler. Bu süreç, ortamdan geçen ışığı yükseltir ve bu da lazer çalışmasının temelini oluşturur.

[İlgili Blog:Lazerin temel bileşenleri]

Genellikle kullanılan kazanç yöntemi nedir?

Kazanç ortamı, aşağıdakiler de dahil olmak üzere çeşitlendirilebilir:gazlar, sıvılar (boyalar), katılar(Nadir toprak veya geçiş metal iyonlarıyla katkılanmış kristaller veya camlar) ve yarı iletkenler.Katı hal lazerleriÖrneğin, genellikle Nd:YAG (Neodimyum katkılı İtriyum Alüminyum Garnet) gibi kristaller veya nadir toprak elementleriyle katkılanmış camlar kullanılır. Boya lazerleri, çözücülerde çözülmüş organik boyalar kullanırken, gaz lazerleri gazlar veya gaz karışımları kullanır.

Lazer çubukları (soldan sağa): Yakut, Aleksandrit, Er:YAG, Nd:YAG

Kazanç ortamı olarak Nd (Neodimyum), Er (Erbiyum) ve Yb (Yterbiyum) arasındaki farklar

Bu özellikler öncelikle emisyon dalga boyları, enerji transfer mekanizmaları ve özellikle katkılı lazer malzemeleri bağlamındaki uygulamalarıyla ilgilidir.

Emisyon Dalga Boyları:

- Er: Erbiyum tipik olarak 1,55 µm dalga boyunda ışınım yapar; bu, göz için güvenli bölgededir ve optik fiberlerdeki düşük kayıp nedeniyle telekomünikasyon uygulamaları için oldukça kullanışlıdır (Gong vd., 2016).

- Yb: İterbiyum genellikle 1,0 ila 1,1 µm civarında ışık yayar, bu da onu yüksek güçlü lazerler ve yükselticiler de dahil olmak üzere çok çeşitli uygulamalar için uygun hale getirir. Yb, Er katkılı cihazların verimliliğini artırmak için genellikle Er için duyarlılaştırıcı olarak kullanılır ve Yb'den Er'ye enerji aktarımı sağlar.

- Nd: Neodimyum katkılı malzemeler tipik olarak 1,06 µm civarında ışın yayar. Örneğin Nd:YAG, verimliliğiyle ünlüdür ve hem endüstriyel hem de tıbbi lazerlerde yaygın olarak kullanılır (Y. Chang vd., 2009).

Enerji Aktarım Mekanizmaları:

- Er ve Yb Eş Katkılaması: Bir ana ortamda Er ve Yb'nin eş katkılaması, 1,5-1,6 µm aralığındaki emisyonu artırmak için faydalıdır. Yb, pompa ışığını emerek ve enerjiyi Er iyonlarına aktararak Er için etkili bir duyarlayıcı görevi görür ve bu da telekomünikasyon bandında yükseltilmiş emisyona yol açar. Bu enerji aktarımı, Er katkılı fiber amplifikatörlerin (EDFA) çalışması için çok önemlidir (DK Vysokikh vd., 2023).

- Nd: Nd, Er katkılı sistemlerde Yb gibi bir duyarlılaştırıcıya genellikle ihtiyaç duymaz. Nd'nin verimliliği, pompa ışığının doğrudan emiliminden ve ardından yayılmasından kaynaklanır; bu da onu basit ve verimli bir lazer kazanç ortamı haline getirir.

Uygulamalar:

- Er:Er-katkılı kazanç ortamları, silika optik fiberlerin minimum kayıp aralığıyla örtüşen 1,55 µm dalga boyunda emisyon yapması nedeniyle öncelikle telekomünikasyonda kullanılır. Bu ortamlar, uzun mesafeli fiber optik iletişim sistemlerinde optik yükselticiler ve lazerler için kritik öneme sahiptir.

- Yb:Nispeten basit elektronik yapısı sayesinde verimli diyot pompalama ve yüksek güç çıkışı sağladığı için genellikle yüksek güç gerektiren uygulamalarda kullanılır. Yb katkılı malzemeler ayrıca Er katkılı sistemlerin performansını artırmak için de kullanılır.

- NdEndüstriyel kesme ve kaynak işlemlerinden tıbbi lazerlere kadar geniş bir uygulama yelpazesi için son derece uygundur. Nd:YAG lazerler özellikle verimlilikleri, güçleri ve çok yönlülükleri nedeniyle değerlidir.

DPSS lazerde kazanç ortamı olarak neden Nd:YAG'ı seçtik?

DPSS lazer, yarı iletken lazer diyot tarafından pompalanan katı hal kazanç ortamı (Nd:YAG gibi) kullanan bir lazer türüdür. Bu teknoloji, görünürden kızılötesine kadar spektrumda yüksek kaliteli ışınlar üretebilen kompakt ve verimli lazerlere olanak tanır. Detaylı bir makale için, DPSS lazer teknolojisi hakkında kapsamlı incelemeler içeren saygın bilimsel veri tabanlarında veya yayıncılarda arama yapmayı düşünebilirsiniz.

[İlgili Ürün:Diyot pompalamalı katı hal lazeri]

Çeşitli araştırmalarda vurgulandığı üzere, Nd:YAG, birkaç nedenden dolayı sıklıkla yarı iletken pompalamalı lazer modüllerinde kazanç ortamı olarak kullanılır:

1. Yüksek Verimlilik ve Güç ÇıkışıDiyotla yandan pompalanan bir Nd:YAG lazer modülünün tasarımı ve simülasyonları, önemli bir verimlilik sergilediğini gösterdi; diyotla yandan pompalanan bir Nd:YAG lazer, geniş bir frekans aralığında darbe başına sabit enerjiyi korurken maksimum ortalama 220 W güç sağladı. Bu, diyotlarla pompalandığında Nd:YAG lazerlerinin yüksek verimliliğini ve yüksek güç çıkışı potansiyelini göstermektedir (Lera vd., 2016).
2. Operasyonel Esneklik ve GüvenilirlikNd:YAG seramiklerinin, göz güvenliğine uygun dalga boyları da dahil olmak üzere çeşitli dalga boylarında yüksek optik-optik verimlilikle verimli bir şekilde çalıştığı gösterilmiştir. Bu, Nd:YAG'ın farklı lazer uygulamalarında kazanç ortamı olarak çok yönlülüğünü ve güvenilirliğini ortaya koymaktadır (Zhang vd., 2013).
3. Uzun Ömür ve Işın KalitesiYüksek verimli, diyot pompalamalı bir Nd:YAG lazer üzerine yapılan araştırmalar, uzun ömürlülüğünü ve tutarlı performansını vurgulayarak, Nd:YAG'ın dayanıklı ve güvenilir lazer kaynakları gerektiren uygulamalar için uygunluğunu göstermiştir. Çalışmada, optik hasar olmaksızın 4,8 x 10^9'dan fazla atışla uzun süreli çalışma ve mükemmel ışın kalitesinin korunması rapor edilmiştir (Coyle vd., 2004).
4. Son Derece Verimli Sürekli Dalga Çalışması:Yapılan çalışmalar, Nd:YAG lazerlerinin son derece verimli sürekli dalga (CW) çalışmasını göstermiş ve diyot pompalamalı lazer sistemlerinde kazanç ortamı olarak etkinliklerini vurgulamıştır. Bu, yüksek optik dönüşüm verimlilikleri ve eğim verimliliklerinin elde edilmesini de içermekte olup, Nd:YAG'ın yüksek verimli lazer uygulamaları için uygunluğunu daha da kanıtlamaktadır (Zhu vd., 2013).

Yüksek verimlilik, güç çıkışı, operasyonel esneklik, güvenilirlik, uzun ömür ve mükemmel ışın kalitesinin birleşimi, Nd:YAG'ı çok çeşitli uygulamalar için yarı iletken pompalamalı lazer modüllerinde tercih edilen bir kazanç ortamı haline getirmektedir.

Referans

Chang, Y., Su, K., Chang, H., & Chen, Y. (2009). Kendi kendine Raman ortamı olarak çift uçlu difüzyonla bağlanmış Nd:YVO4 kristali ile 1525 nm'de kompakt verimli Q-anahtarlı göz güvenli lazer. Optics Express, 17(6), 4330-4335.

Gong, G., Chen, Y., Lin, Y., Huang, J., Gong, X., Luo, Z., & Huang, Y. (2016). 155 µm lazer kazanç ortamı olarak umut vadeden Er:Yb:KGd(PO3)_4 kristalinin büyümesi ve spektroskopik özellikleri. Optical Materials Express, 6, 3518-3526.

Vysokikh, DK, Bazakutsa, A., Dorofeenko, AV ve Butov, O. (2023). Fiber amplifikatörler ve lazerler için Er/Yb kazanç ortamının deneysel temelli modeli. Amerikan Optik Topluluğu Dergisi B.

Lera, R., Valle-Brozas, F., Torres-Peiró, S., Ruiz-de-la-Cruz, A., Galán, M., Bellido, P., Seimetz, M., Benlloch, J. ve Roso, L. (2016). Yandan pompalanan diyotlu QCW Nd:YAG lazerin kazanç profili ve performansının simülasyonları. Uygulamalı Optik, 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). 1442,8 nm'de çalışan yüksek verimli Nd:YAG seramik göz güvenli lazer. Optics Letters, 38(16), 3075-3077.

Coyle, DB, Kay, R., Stysley, P., & Poulios, D. (2004). Uzay tabanlı bitki örtüsü topografik altimetrisi için verimli, güvenilir, uzun ömürlü, diyot pompalı Nd:YAG lazer. Uygulamalı Optik, 43(27), 5236-5242.

Zhu, HY, Xu, CW, Zhang, J., Tang, D., Luo, D., & Duan, Y. (2013). 946 nm'de yüksek verimli sürekli dalga Nd:YAG seramik lazerler. Laser Physics Letters, 10.

Yasal Uyarı:

İnternet sitemizde yer alan bazı görsellerin, eğitim ve bilgi paylaşımını teşvik etme amacıyla internetten ve Vikipedi'den derlendiğini beyan ederiz. Tüm yaratıcıların fikri mülkiyet haklarına saygı duyuyoruz. Bu görsellerin kullanımı ticari kazanç amacı taşımamaktadır.
Kullanılan içeriklerden herhangi birinin telif hakkınızı ihlal ettiğine inanıyorsanız, lütfen bizimle iletişime geçin. Fikri mülkiyet yasalarına ve düzenlemelerine uyumu sağlamak için, görselleri kaldırmak veya uygun kaynak göstermek de dahil olmak üzere, gerekli önlemleri almaya fazlasıyla istekliyiz. Amacımız, içerik açısından zengin, adil ve başkalarının fikri mülkiyet haklarına saygı duyan bir platform oluşturmaktır.
Lütfen aşağıdaki e-posta adresinden bizimle iletişime geçin:sales@lumispot.cnHerhangi bir bildirim aldığımızda derhal harekete geçmeyi taahhüt ediyoruz ve bu tür sorunların çözümünde %100 iş birliği garantisi veriyoruz.

İçindekiler: