اخبار - چرا از کریستال Nd: YAG به عنوان محیط تقویت در لیزر DPSS استفاده می‌کنیم؟

برای دریافت سریع پست‌ها در شبکه‌های اجتماعی ما عضو شوید

محیط تقویت لیزر چیست؟

محیط تقویت لیزر ماده‌ای است که نور را با گسیل القایی تقویت می‌کند. هنگامی که اتم‌ها یا مولکول‌های محیط به سطوح انرژی بالاتر برانگیخته می‌شوند، می‌توانند هنگام بازگشت به حالت انرژی پایین‌تر، فوتون‌هایی با طول موج خاص ساطع کنند. این فرآیند، نوری را که از محیط عبور می‌کند تقویت می‌کند، که برای عملکرد لیزر اساسی است.

[وبلاگ مرتبط:اجزای اصلی لیزر]

میانگین معمول برای افزایش وزن چیست؟

محیط تقویت می‌تواند متغیر باشد، از جملهگازها, مایعات (رنگ‌ها), جامدات(کریستال‌ها یا شیشه‌های آلاییده شده با یون‌های عناصر خاکی کمیاب یا فلزات واسطه) و نیمه‌رساناها.لیزرهای حالت جامدبرای مثال، اغلب از کریستال‌هایی مانند Nd:YAG (گارنت ایتریم آلومینیوم آلاییده با نئودیمیوم) یا شیشه‌های آلاییده با عناصر خاکی کمیاب استفاده می‌کنند. لیزرهای رنگی از رنگ‌های آلی حل‌شده در حلال‌ها استفاده می‌کنند و لیزرهای گازی از گازها یا مخلوط‌های گازی بهره می‌برند.

میله‌های لیزر (از چپ به راست): یاقوت، الکساندریت، Er:YAG، Nd:YAG

تفاوت‌های بین Nd (نئودیمیم)، Er (اربیوم) و Yb (ایتربیم) به عنوان واسطه‌های افزایش

در درجه اول به طول موج‌های انتشار، مکانیسم‌های انتقال انرژی و کاربردها، به ویژه در زمینه مواد لیزری آلاییده شده، مربوط می‌شود.

طول موج‌های انتشار:

- اربیوم: اربیوم معمولاً در طول موج 1.55 میکرومتر ساطع می‌شود که در ناحیه ایمن برای چشم قرار دارد و به دلیل اتلاف کم در فیبرهای نوری، برای کاربردهای مخابراتی بسیار مفید است (گونگ و همکاران، 2016).

- Yb: ایتربیم اغلب حدود 1.0 تا 1.1 میکرومتر تابش می‌کند که آن را برای طیف وسیعی از کاربردها، از جمله لیزرهای پرقدرت و تقویت‌کننده‌ها، مناسب می‌سازد. Yb اغلب به عنوان حساس‌کننده برای Er استفاده می‌شود تا با انتقال انرژی از Yb به Er، راندمان دستگاه‌های آلاییده شده با Er را افزایش دهد.

- مواد Nd: آلاییده شده با نئودیمیوم معمولاً حدود 1.06 میکرومتر تابش می‌کنند. به عنوان مثال، Nd:YAG به دلیل کارایی‌اش مشهور است و به طور گسترده در لیزرهای صنعتی و پزشکی استفاده می‌شود (Y. Chang و همکاران، 2009).

مکانیسم‌های انتقال انرژی:

- آلایش همزمان Er و Yb: آلایش همزمان Er و Yb در محیط میزبان برای افزایش انتشار در محدوده 1.5-1.6 میکرومتر مفید است. Yb با جذب نور پمپ و انتقال انرژی به یون‌های Er به عنوان یک حساس‌کننده کارآمد برای Er عمل می‌کند و منجر به انتشار تقویت‌شده در باند مخابراتی می‌شود. این انتقال انرژی برای عملکرد تقویت‌کننده‌های فیبری آلاییده شده با Er (EDFA) بسیار مهم است (DK Vysokikh و همکاران، 2023).

- Nd: Nd معمولاً در سیستم‌های آلاییده شده با Er به حساس‌کننده‌ای مانند Yb نیاز ندارد. بازده Nd از جذب مستقیم نور پمپ و انتشار بعدی آن ناشی می‌شود و آن را به یک محیط بهره لیزری ساده و کارآمد تبدیل می‌کند.

کاربردها:

- اِر:به دلیل انتشار آن در طول موج ۱.۵۵ میکرومتر که با حداقل پنجره اتلاف فیبرهای نوری سیلیسی مطابقت دارد، عمدتاً در مخابرات استفاده می‌شود. محیط‌های بهره آلاییده شده با ارژن برای تقویت‌کننده‌های نوری و لیزرها در سیستم‌های ارتباطی فیبر نوری از راه دور بسیار مهم هستند.

- ی ب:اغلب به دلیل ساختار الکترونیکی نسبتاً ساده‌اش که امکان پمپاژ دیود کارآمد و خروجی توان بالا را فراهم می‌کند، در کاربردهای توان بالا مورد استفاده قرار می‌گیرد. مواد آلاییده شده با Yb همچنین برای افزایش عملکرد سیستم‌های آلاییده شده با Er استفاده می‌شوند.

- نئودیمیممناسب برای طیف وسیعی از کاربردها، از برش و جوشکاری صنعتی گرفته تا لیزرهای پزشکی. لیزرهای Nd:YAG به ویژه به دلیل کارایی، قدرت و تطبیق‌پذیری‌شان ارزشمند هستند.

چرا Nd:YAG را به عنوان محیط تقویت در لیزر DPSS انتخاب کردیم؟

لیزر DPSS نوعی لیزر است که از یک محیط بهره حالت جامد (مانند Nd: YAG) که توسط یک دیود لیزر نیمه‌هادی پمپ می‌شود، استفاده می‌کند. این فناوری امکان تولید لیزرهای فشرده و کارآمد را فراهم می‌کند که قادر به تولید پرتوهای با کیفیت بالا در طیف مرئی تا مادون قرمز هستند. برای یک مقاله مفصل، می‌توانید جستجو در پایگاه‌های داده علمی معتبر یا ناشران را برای بررسی‌های جامع در مورد فناوری لیزر DPSS در نظر بگیرید.

[محصول مرتبط:لیزر حالت جامد با پمپ دیودی]

Nd:YAG اغلب به دلایل مختلف، همانطور که در مطالعات مختلف برجسته شده است، به عنوان محیط تقویت در ماژول‌های لیزر پمپ‌شده با نیمه‌هادی استفاده می‌شود:

1. راندمان بالا و توان خروجیطراحی و شبیه‌سازی ماژول لیزر Nd:YAG با دمش جانبی دیود، راندمان قابل توجهی را نشان داد، به طوری که یک لیزر Nd:YAG با دمش جانبی دیود، حداکثر توان متوسط 220 وات را در حالی که انرژی ثابتی را در هر پالس در یک محدوده فرکانسی وسیع حفظ می‌کند، فراهم می‌کند. این نشان دهنده راندمان بالا و پتانسیل خروجی توان بالای لیزرهای Nd:YAG هنگام دمش توسط دیودها است (Lera و همکاران، 2016).
۲. انعطاف‌پذیری و قابلیت اطمینان عملیاتینشان داده شده است که سرامیک‌های Nd:YAG در طول موج‌های مختلف، از جمله طول موج‌های بی‌خطر برای چشم، با راندمان نوری-به-نوری بالا، به طور مؤثر عمل می‌کنند. این امر، تطبیق‌پذیری و قابلیت اطمینان Nd:YAG را به عنوان یک محیط بهره در کاربردهای مختلف لیزر نشان می‌دهد (Zhang و همکاران، ۲۰۱۳).
۳. طول عمر و کیفیت پرتوتحقیقات روی یک لیزر Nd:YAG با راندمان بالا و پمپ دیودی، بر طول عمر و عملکرد پایدار آن تأکید کرد و نشان داد که Nd:YAG برای کاربردهایی که به منابع لیزر بادوام و قابل اعتماد نیاز دارند، مناسب است. این مطالعه، عملکرد طولانی مدت با بیش از 4.8 x 10^9 شات بدون آسیب نوری و با حفظ کیفیت عالی پرتو را گزارش کرد (کویل و همکاران، 2004).
۴. عملکرد موج پیوسته بسیار کارآمد:مطالعات، عملکرد موج پیوسته (CW) بسیار کارآمد لیزرهای Nd:YAG را نشان داده‌اند و اثربخشی آنها را به عنوان یک محیط بهره در سیستم‌های لیزری با پمپ دیودی برجسته کرده‌اند. این شامل دستیابی به راندمان تبدیل نوری بالا و راندمان شیب است که بیشتر به مناسب بودن Nd:YAG برای کاربردهای لیزر با راندمان بالا گواهی می‌دهد (Zhu و همکاران، ۲۰۱۳).

ترکیبی از راندمان بالا، توان خروجی، انعطاف‌پذیری عملیاتی، قابلیت اطمینان، طول عمر و کیفیت پرتو عالی، Nd:YAG را به یک محیط بهره ترجیحی در ماژول‌های لیزر پمپ‌شده با نیمه‌هادی برای طیف وسیعی از کاربردها تبدیل می‌کند.

مرجع

چانگ، ی.، سو، ک.، چانگ، ه.، و چن، ی. (2009). لیزر Q-سوئیچ فشرده و کارآمد و ایمن برای چشم در طول موج 1525 نانومتر با یک کریستال Nd:YVO4 با پیوند نفوذی دو سر به عنوان یک محیط خود-رامان. Optics Express، 17(6)، 4330-4335.

گونگ، جی.، چن، وای.، لین، وای.، هوانگ، جی.، گونگ، ایکس.، لوئو، زد.، و هوانگ، وای. (۲۰۱۶). رشد و خواص طیف‌سنجی کریستال Er:Yb:KGd(PO3)_4 به عنوان یک محیط بهره لیزری ۱۵۵ میکرومتری امیدوارکننده. Optical Materials Express، ۶، ۳۵۱۸-۳۵۲۶.

ویسوکیخ، دی کی، بازاکوتسا، ای.، دوروفینکو، ای. وی.، و بوتوف، او. (2023). مدل مبتنی بر آزمایش محیط بهره Er/Yb برای تقویت‌کننده‌های فیبری و لیزرها. مجله انجمن نوری آمریکا، بی.

Lera, R., Valle-Brozas, F., Torres-Peiró, S., Ruiz-de-la-Cruz, A., Galán, M., Bellido, P., Seimetz, M., Benlloch, J., & Roso, L. (2016). شبیه سازی مشخصات بهره و عملکرد لیزر QCW Nd:YAG با پمپ جانبی دیود. اپتیک کاربردی، 55 (33)، 9573-9576.

ژانگ، اچ.، چن، ایکس.، وانگ، کیو.، ژانگ، ایکس.، چانگ، جی.، گائو، ال.، شن، اچ.، کانگ، زد.، لیو، زد.، تائو، ایکس.، و لی، پی. (2013). لیزر سرامیکی Nd:YAG با راندمان بالا و ایمن برای چشم که در 1442.8 نانومتر کار می‌کند. Optics Letters، 38(16)، 3075-3077.

کویل، دی‌بی، کی، آر.، استایسلی، پی.، و پولیوس، دی. (2004). لیزر Nd:YAG کارآمد، قابل اعتماد، با طول عمر بالا و با پمپ دیودی برای ارتفاع‌سنجی توپوگرافی پوشش گیاهی فضایی. Applied Optics، 43(27)، 5236-5242.

ژو، اچ وای، شو، سی دبلیو، ژانگ، جی.، تانگ، دی.، لو، دی.، و دوان، وای. (۲۰۱۳). لیزرهای سرامیکی Nd:YAG با موج پیوسته بسیار کارآمد در ۹۴۶ نانومتر. Laser Physics Letters، ۱۰.

سلب مسئولیت:

بدینوسیله اعلام می‌کنیم که برخی از تصاویر نمایش داده شده در وب‌سایت ما از اینترنت و ویکی‌پدیا جمع‌آوری شده‌اند و هدف آنها ارتقای آموزش و اشتراک‌گذاری اطلاعات است. ما به حقوق مالکیت معنوی همه خالقان احترام می‌گذاریم. استفاده از این تصاویر برای اهداف تجاری نیست.
اگر معتقدید که هر یک از محتوای استفاده شده، حق چاپ شما را نقض می‌کند، لطفاً با ما تماس بگیرید. ما مشتاقانه آماده‌ایم تا اقدامات لازم، از جمله حذف تصاویر یا ارائه منابع مناسب، را برای اطمینان از رعایت قوانین و مقررات مالکیت معنوی انجام دهیم. هدف ما حفظ پلتفرمی غنی از محتوا، منصفانه و با احترام به حقوق مالکیت معنوی دیگران است.
لطفا با آدرس ایمیل زیر با ما تماس بگیرید:sales@lumispot.cnما متعهد می‌شویم که به محض دریافت هرگونه اعلان، فوراً اقدام کنیم و همکاری ۱۰۰٪ را در حل هرگونه مشکلی از این دست تضمین می‌کنیم.

فهرست مطالب：