Tin tức - Tại sao chúng tôi sử dụng tinh thể Nd: YAG làm môi trường khuếch đại trong laser DPSS?

Đăng ký phương tiện truyền thông xã hội của chúng tôi để đăng bài nhanh chóng

Phương tiện tăng laser là gì?

Môi trường khuếch đại laser là vật liệu khuếch đại ánh sáng bằng phát xạ kích thích. Khi các nguyên tử hoặc phân tử của môi trường bị kích thích lên mức năng lượng cao hơn, chúng có thể phát ra các photon có bước sóng cụ thể khi trở về trạng thái năng lượng thấp hơn. Quá trình này khuếch đại ánh sáng truyền qua môi trường, đây là điều cơ bản cho hoạt động của tia laser.

[Blog liên quan:Các thành phần chính của tia laser]

Phương tiện tăng bình thường là gì?

Phương tiện khuếch đại có thể khác nhau, bao gồmchất khí, chất lỏng (thuốc nhuộm), chất rắn(tinh thể hoặc thủy tinh được pha tạp đất hiếm hoặc ion kim loại chuyển tiếp) và chất bán dẫn.Laser trạng thái rắn, ví dụ, thường sử dụng các tinh thể như Nd: YAG (Garnet nhôm Yttrium pha tạp Neodymium) hoặc thủy tinh được pha tạp các nguyên tố đất hiếm. Laser nhuộm sử dụng thuốc nhuộm hữu cơ hòa tan trong dung môi và laser khí sử dụng khí hoặc hỗn hợp khí.

Que laser (từ trái sang phải): Ruby, Alexandrite, Er:YAG, Nd:YAG

Sự khác biệt giữa Nd (Neodymium), Er (Erbium) và Yb (Ytterbium) dưới dạng môi trường khuếch đại

chủ yếu liên quan đến bước sóng phát xạ, cơ chế truyền năng lượng và ứng dụng của chúng, đặc biệt là trong bối cảnh vật liệu laser pha tạp.

Bước sóng phát xạ:

- Er: Erbium thường phát ra ở bước sóng 1,55 µm, nằm trong vùng an toàn cho mắt và rất hữu ích cho các ứng dụng viễn thông do khả năng thất thoát trong sợi quang thấp (Gong và cộng sự, 2016).

- Yb: Ytterbium thường phát ra khoảng 1,0 đến 1,1 µm nên phù hợp với nhiều ứng dụng, bao gồm cả laser công suất cao và bộ khuếch đại. Yb thường được sử dụng làm chất tăng độ nhạy cho Er để nâng cao hiệu quả của các thiết bị pha tạp Er bằng cách truyền năng lượng từ Yb sang Er.

- Nd: Vật liệu pha tạp Neodymium thường phát xạ khoảng 1,06 µm. Ví dụ, Nd:YAG nổi tiếng về hiệu quả và được sử dụng rộng rãi trong cả laser công nghiệp và y tế (Y. Chang và cộng sự, 2009).

Cơ chế truyền năng lượng:

- Đồng pha tạp Er và Yb: Việc đồng pha tạp Er và Yb trong môi trường vật chủ có lợi cho việc tăng cường phát xạ trong khoảng 1,5-1,6 µm. Yb hoạt động như một chất nhạy cảm hiệu quả đối với Er bằng cách hấp thụ ánh sáng bơm và truyền năng lượng cho các ion Er, dẫn đến khuếch đại phát xạ trong băng tần viễn thông. Sự truyền năng lượng này rất quan trọng đối với hoạt động của bộ khuếch đại sợi pha tạp Er (EDFA) (DK Vysokikh và cộng sự, 2023).

- Nd: Nd thường không yêu cầu chất nhạy cảm như Yb trong các hệ pha tạp Er. Hiệu suất của Nd bắt nguồn từ việc nó hấp thụ trực tiếp ánh sáng bơm và phát xạ tiếp theo, khiến nó trở thành môi trường khuếch đại laser đơn giản và hiệu quả.

Ứng dụng:

- Ơ:Được sử dụng chủ yếu trong viễn thông do mức phát xạ của nó ở mức 1,55 µm, trùng với cửa sổ suy hao tối thiểu của sợi quang silica. Phương tiện khuếch đại pha tạp Er rất quan trọng đối với bộ khuếch đại quang và laser trong hệ thống truyền thông cáp quang đường dài.

- Yb:Thường được sử dụng trong các ứng dụng công suất cao do cấu trúc điện tử tương đối đơn giản của nó cho phép bơm diode hiệu quả và sản lượng điện cao. Vật liệu pha tạp Yb cũng được sử dụng để nâng cao hiệu suất của hệ thống pha tạp Er.

- Nd: Rất phù hợp cho nhiều ứng dụng, từ cắt và hàn công nghiệp đến laser y tế. Laser Nd:YAG được đặc biệt đánh giá cao về hiệu quả, sức mạnh và tính linh hoạt.

Tại sao chúng tôi chọn Nd:YAG làm môi trường khuếch đại trong laser DPSS

Laser DPSS là loại laser sử dụng môi trường khuếch đại trạng thái rắn (như Nd: YAG) được bơm bởi một diode laser bán dẫn. Công nghệ này cho phép tạo ra các tia laser nhỏ gọn, hiệu quả, có khả năng tạo ra các chùm tia chất lượng cao trong phổ nhìn thấy đến hồng ngoại. Để có bài viết chi tiết, bạn có thể cân nhắc tìm kiếm thông qua các cơ sở dữ liệu khoa học hoặc nhà xuất bản có uy tín để có những đánh giá toàn diện về công nghệ laser DPSS.

[Sản phẩm liên quan:Laser trạng thái rắn được bơm bằng diode]

Nd:YAG thường được sử dụng làm môi trường khuếch đại trong các mô-đun laser bơm bán dẫn vì một số lý do, như đã được nhấn mạnh trong nhiều nghiên cứu khác nhau:

1. Hiệu suất cao và sản lượng điện: Một thiết kế và mô phỏng mô-đun laser Nd:YAG được bơm bên đi-ốt đã chứng tỏ hiệu quả đáng kể, với laser Nd:YAG được bơm bên đi-ốt cung cấp công suất trung bình tối đa là 220 W trong khi vẫn duy trì năng lượng không đổi trên mỗi xung trong một dải tần số rộng. Điều này cho thấy hiệu suất cao và tiềm năng tạo ra công suất cao của laser Nd:YAG khi được bơm bằng điốt (Lera và cộng sự, 2016).
2. Tính linh hoạt và độ tin cậy trong hoạt động: Gốm Nd:YAG đã được chứng minh là hoạt động hiệu quả ở nhiều bước sóng khác nhau, bao gồm cả những bước sóng an toàn cho mắt, với hiệu suất quang-quang cao. Điều này chứng tỏ tính linh hoạt và độ tin cậy của Nd:YAG như một phương tiện khuếch đại trong các ứng dụng laser khác nhau (Zhang và cộng sự, 2013).
3. Tuổi thọ và chất lượng chùm tia: Nghiên cứu về laser Nd:YAG bơm điốt, hiệu suất cao nhấn mạnh đến tuổi thọ và hiệu suất ổn định của nó, cho thấy sự phù hợp của Nd:YAG đối với các ứng dụng yêu cầu nguồn laser bền và đáng tin cậy. Nghiên cứu cho thấy hoạt động kéo dài với hơn 4,8 x 10^9 ảnh mà không bị hư hỏng quang học, duy trì chất lượng chùm tia tuyệt vời (Coyle và cộng sự, 2004).
4. Hoạt động sóng liên tục hiệu quả cao:Các nghiên cứu đã chứng minh hoạt động sóng liên tục (CW) hiệu quả cao của laser Nd:YAG, nêu bật tính hiệu quả của chúng như một phương tiện khuếch đại trong các hệ thống laser bơm đi-ốt. Điều này bao gồm việc đạt được hiệu suất chuyển đổi quang học và hiệu suất độ dốc cao, chứng thực thêm về sự phù hợp của Nd:YAG cho các ứng dụng laser hiệu suất cao (Zhu và cộng sự, 2013).

Sự kết hợp giữa hiệu suất cao, công suất đầu ra, tính linh hoạt trong vận hành, độ tin cậy, tuổi thọ và chất lượng chùm tia tuyệt vời khiến Nd:YAG trở thành phương tiện khuếch đại được ưa thích trong các mô-đun laser bơm bán dẫn cho nhiều ứng dụng.

Thẩm quyền giải quyết

Chang, Y., Su, K., Chang, H., & Chen, Y. (2009). Laser an toàn cho mắt Q-switched hiệu quả nhỏ gọn ở bước sóng 1525 nm với tinh thể Nd:YVO4 liên kết khuếch tán hai đầu làm môi trường tự Raman. Quang học Express, 17(6), 4330-4335.

Gong, G., Chen, Y., Lin, Y., Huang, J., Gong, X., Luo, Z., & Huang, Y. (2016). Đặc tính phát triển và quang phổ của tinh thể Er:Yb:KGd(PO3)_4 như một môi trường khuếch đại laser 155 µm đầy hứa hẹn. Vật liệu quang học Express, 6, 3518-3526.

Vysokikh, DK, Bazakutsa, A., Dorofeenko, AV, & Butov, O. (2023). Mô hình dựa trên thực nghiệm của môi trường khuếch đại Er/Yb dành cho bộ khuếch đại sợi quang và laser. Tạp chí của Hiệp hội Quang học Hoa Kỳ 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). Mô phỏng cấu hình khuếch đại và hiệu suất của laser QCW Nd:YAG được bơm bên diode. Quang học Ứng dụng, 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). Laser an toàn cho mắt bằng gốm Nd:YAG hiệu suất cao hoạt động ở bước sóng 1442,8 nm. Thư quang học, 38(16), 3075-3077.

Coyle, DB, Kay, R., Stysley, P., & Poulios, D. (2004). Laser Nd:YAG được bơm điốt hiệu quả, đáng tin cậy, có tuổi thọ cao để đo độ cao địa hình thảm thực vật trong không gian. Quang học Ứng dụng, 43(27), 5236-5242.

Zhu, HY, Xu, CW, Zhang, J., Tang, D., Luo, D., & Duan, Y. (2013). Laser gốm Nd:YAG sóng liên tục hiệu quả cao ở bước sóng 946 nm. Chữ cái Vật lý Laser, 10.

Tuyên bố từ chối trách nhiệm:

Chúng tôi xin tuyên bố rằng một số hình ảnh hiển thị trên trang web của chúng tôi được thu thập từ Internet và Wikipedia, với mục đích thúc đẩy giáo dục và chia sẻ thông tin. Chúng tôi tôn trọng quyền sở hữu trí tuệ của tất cả người sáng tạo. Việc sử dụng những hình ảnh này không nhằm mục đích thu lợi thương mại.
Nếu bạn cho rằng bất kỳ nội dung nào được sử dụng đều vi phạm bản quyền của bạn, vui lòng liên hệ với chúng tôi. Chúng tôi rất sẵn lòng thực hiện các biện pháp thích hợp, bao gồm xóa hình ảnh hoặc cung cấp thông tin ghi nhận phù hợp, để đảm bảo tuân thủ luật và quy định về sở hữu trí tuệ. Mục tiêu của chúng tôi là duy trì một nền tảng giàu nội dung, công bằng và tôn trọng quyền sở hữu trí tuệ của người khác.
Vui lòng liên hệ với chúng tôi theo địa chỉ email sau:sales@lumispot.cn. Chúng tôi cam kết thực hiện hành động ngay lập tức khi nhận được bất kỳ thông báo nào và đảm bảo hợp tác 100% trong việc giải quyết mọi vấn đề như vậy.

Mục lục: