ข่าว - เหตุใดเราจึงใช้คริสตัล Nd: YAG เป็นตัวกลางเกนในเลเซอร์ DPSS

สมัครสมาชิกโซเชียลมีเดียของเราเพื่อโพสต์พร้อมท์

Laser Gain Medium คืออะไร?

ตัวกลางรับแสงเลเซอร์คือวัสดุที่ขยายแสงโดยการกระตุ้นการปล่อยแสง เมื่ออะตอมหรือโมเลกุลของตัวกลางตื่นเต้นกับระดับพลังงานที่สูงขึ้น พวกมันสามารถปล่อยโฟตอนที่มีความยาวคลื่นเฉพาะออกมาได้เมื่อกลับสู่สถานะพลังงานที่ต่ำกว่า กระบวนการนี้จะขยายแสงที่ผ่านตัวกลางซึ่งเป็นพื้นฐานของการทำงานของเลเซอร์

[บล็อกที่เกี่ยวข้อง:ส่วนประกอบสำคัญของเลเซอร์]

สื่อกำไรปกติคืออะไร?

สื่อการรับสามารถเปลี่ยนแปลงได้รวมถึงก๊าซ, ของเหลว (สีย้อม), ของแข็ง(คริสตัลหรือแก้วที่เจือด้วยธาตุหายากหรือไอออนของโลหะทรานซิชัน) และเซมิคอนดักเตอร์เลเซอร์โซลิดสเตตตัวอย่างเช่น มักใช้คริสตัลอย่าง Nd: YAG (อิตเทรียมอะลูมิเนียมโกเมนที่เจือด้วยนีโอไดเมียม) หรือแก้วที่เจือด้วยธาตุหายาก เลเซอร์สีย้อมใช้สีย้อมอินทรีย์ที่ละลายในตัวทำละลาย และเลเซอร์แก๊สใช้ก๊าซหรือส่วนผสมของก๊าซ

แท่งเลเซอร์ (จากซ้ายไปขวา): Ruby, Alexandrite, Er:YAG, Nd:YAG

ความแตกต่างระหว่าง Nd (นีโอดิเมียม), Er (เออร์เบียม) และ Yb (อิตเทอร์เบียม) เป็นตัวกลางที่ได้รับ

โดยหลักแล้วเกี่ยวข้องกับความยาวคลื่นที่ปล่อยออกมา กลไกการถ่ายโอนพลังงาน และการใช้งาน โดยเฉพาะอย่างยิ่งในบริบทของวัสดุเลเซอร์ที่เจือ

ความยาวคลื่นที่ปล่อยออกมา:

- Erbium โดยทั่วไปจะปล่อยก๊าซที่ 1.55 µm ซึ่งอยู่ในบริเวณที่ปลอดภัยต่อดวงตา และมีประโยชน์อย่างมากสำหรับการใช้งานด้านโทรคมนาคม เนื่องจากมีการสูญเสียเส้นใยนำแสงต่ำ (Gong et al., 2016)

- Yb: อิตเทอร์เบียมมักจะปล่อยออกมาประมาณ 1.0 ถึง 1.1 µm ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่หลากหลาย รวมถึงเลเซอร์และเครื่องขยายเสียงกำลังสูง Yb มักใช้เป็นสารกระตุ้นอาการแพ้สำหรับ Er เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของอุปกรณ์ที่เจือด้วย Er โดยการถ่ายโอนพลังงานจาก Yb ไปยัง Er

- Nd: โดยทั่วไปวัสดุที่เจือด้วยนีโอไดเมียมจะปล่อยก๊าซออกมาประมาณ 1.06 µm ตัวอย่างเช่น Nd:YAG มีชื่อเสียงในด้านประสิทธิภาพและมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในเลเซอร์ทั้งในอุตสาหกรรมและทางการแพทย์ (Y. Chang et al., 2009)

กลไกการถ่ายเทพลังงาน:

- การเติม Er และ Yb ร่วมกัน: การเติม Er และ Yb ในตัวกลางโฮสต์มีประโยชน์ในการเพิ่มการปล่อยก๊าซในช่วง 1.5-1.6 µm Yb ทำหน้าที่เป็นตัวกระตุ้นอาการแพ้ที่มีประสิทธิภาพสำหรับ Er โดยการดูดซับแสงจากปั๊มและถ่ายโอนพลังงานไปยัง Er ไอออน ซึ่งนำไปสู่การแผ่รังสีที่ขยายวงในย่านโทรคมนาคม การถ่ายโอนพลังงานนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการทำงานของเครื่องขยายสัญญาณไฟเบอร์แบบ Er-doped (EDFA) (DK Vysokikh et al., 2023)

- Nd: โดยทั่วไปแล้ว Nd ไม่จำเป็นต้องใช้สารกระตุ้นอาการแพ้เช่น Yb ในระบบ Er-doped ประสิทธิภาพของ Nd นั้นได้มาจากการดูดซับแสงของปั๊มโดยตรงและการแผ่รังสีที่ตามมา ทำให้ Nd เป็นสื่อกลางที่ได้รับเลเซอร์อย่างตรงไปตรงมาและมีประสิทธิภาพ

การใช้งาน:

- เอ่อ:ใช้ในโทรคมนาคมเป็นหลักเนื่องจากมีการปล่อยรังสีที่ 1.55 µm ซึ่งเกิดขึ้นพร้อมกับหน้าต่างการสูญเสียขั้นต่ำของเส้นใยนำแสงซิลิกา สื่อที่ได้รับแบบ Er-doped มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อเครื่องขยายสัญญาณแบบออปติคัลและเลเซอร์ในระบบสื่อสารใยแก้วนำแสงระยะไกล

- ใช่:มักใช้ในการใช้งานที่มีกำลังสูงเนื่องจากมีโครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์ที่ค่อนข้างเรียบง่ายซึ่งช่วยให้สามารถปั๊มไดโอดได้อย่างมีประสิทธิภาพและเอาต์พุตกำลังสูง วัสดุที่เจือด้วย Yb ยังใช้เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของระบบที่เจือด้วย Er

- Nd: เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานที่หลากหลาย ตั้งแต่การตัดและการเชื่อมทางอุตสาหกรรมไปจนถึงเลเซอร์ทางการแพทย์ เลเซอร์ Nd:YAG มีคุณค่าเป็นพิเศษในด้านประสิทธิภาพ กำลัง และความอเนกประสงค์

เหตุใดเราจึงเลือก Nd:YAG เป็นตัวกลางเกนในเลเซอร์ DPSS

เลเซอร์ DPSS เป็นเลเซอร์ชนิดหนึ่งที่ใช้ตัวกลางรับโซลิดสเตต (เช่น Nd: YAG) ที่ถูกสูบโดยไดโอดเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์ เทคโนโลยีนี้ช่วยให้ได้เลเซอร์ที่มีขนาดกะทัดรัดและมีประสิทธิภาพ ซึ่งสามารถผลิตลำแสงคุณภาพสูงในสเปกตรัมที่มองเห็นได้ด้วยแสงอินฟราเรด สำหรับบทความโดยละเอียด คุณอาจพิจารณาค้นหาบทวิจารณ์ที่ครอบคลุมเกี่ยวกับเทคโนโลยีเลเซอร์ DPSS ในฐานข้อมูลทางวิทยาศาสตร์หรือผู้จัดพิมพ์ที่มีชื่อเสียง

[สินค้าที่เกี่ยวข้อง :เลเซอร์โซลิดสเตตแบบปั๊มไดโอด]

Nd:YAG มักใช้เป็นสื่อกลางในโมดูลเลเซอร์ที่ปั๊มเซมิคอนดักเตอร์ด้วยเหตุผลหลายประการ ดังที่เน้นไว้ในการศึกษาต่างๆ:

1. ประสิทธิภาพสูงและกำลังขับ: การออกแบบและการจำลองโมดูลเลเซอร์ Nd:YAG แบบปั๊มด้านข้างแสดงให้เห็นประสิทธิภาพที่สำคัญ โดยเลเซอร์ Nd:YAG แบบปั๊มด้านข้างแบบไดโอดให้กำลังเฉลี่ยสูงสุด 220 W ในขณะที่ยังคงรักษาพลังงานต่อพัลส์ให้คงที่ในช่วงความถี่ที่กว้าง สิ่งนี้บ่งบอกถึงประสิทธิภาพและศักยภาพสูงในการส่งออกพลังงานสูงของเลเซอร์ Nd: YAG เมื่อปั๊มด้วยไดโอด (Lera et al., 2016)
2. ความยืดหยุ่นในการปฏิบัติงานและความน่าเชื่อถือ: เซรามิก Nd:YAG ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพที่ความยาวคลื่นต่างๆ รวมถึงความยาวคลื่นที่ปลอดภัยต่อดวงตา ด้วยประสิทธิภาพการมองเห็นถึงแสงสูง สิ่งนี้แสดงให้เห็นถึงความเก่งกาจและความน่าเชื่อถือของ Nd: YAG ในฐานะตัวกลางที่ได้รับในการใช้งานเลเซอร์ต่างๆ (Zhang et al., 2013)
3. อายุการใช้งานและคุณภาพของลำแสง: การวิจัยเกี่ยวกับเลเซอร์ Nd:YAG แบบปั๊มไดโอดที่มีประสิทธิภาพสูง เน้นย้ำถึงอายุการใช้งานที่ยาวนานและประสิทธิภาพที่สม่ำเสมอ ซึ่งบ่งชี้ถึงความเหมาะสมของ Nd:YAG สำหรับการใช้งานที่ต้องการแหล่งเลเซอร์ที่ทนทานและเชื่อถือได้ การศึกษารายงานการดำเนินการแบบขยายด้วยการยิงมากกว่า 4.8 x 10^9 ช็อตโดยไม่มีความเสียหายทางแสง โดยยังคงรักษาคุณภาพลำแสงที่ดีเยี่ยม (Coyle et al., 2004)
4. การทำงานของคลื่นต่อเนื่องที่มีประสิทธิภาพสูง:การศึกษาได้แสดงให้เห็นถึงการทำงานของเลเซอร์ Nd: YAG แบบคลื่นต่อเนื่อง (CW) ที่มีประสิทธิภาพสูง โดยเน้นถึงประสิทธิภาพในฐานะตัวกลางที่ได้รับในระบบเลเซอร์แบบปั๊มไดโอด ซึ่งรวมถึงการบรรลุประสิทธิภาพการแปลงแสงสูงและประสิทธิภาพความลาดชัน ซึ่งยืนยันเพิ่มเติมถึงความเหมาะสมของ Nd: YAG สำหรับการใช้งานเลเซอร์ที่มีประสิทธิภาพสูง (Zhu et al., 2013)

การผสมผสานระหว่างประสิทธิภาพที่สูง กำลังขับ ความยืดหยุ่นในการปฏิบัติงาน ความน่าเชื่อถือ อายุการใช้งานยาวนาน และคุณภาพลำแสงที่ยอดเยี่ยม ทำให้ Nd:YAG เป็นสื่อกลางเกนที่ต้องการในโมดูลเลเซอร์ที่ปั๊มเซมิคอนดักเตอร์สำหรับการใช้งานที่หลากหลาย

อ้างอิง

ช้าง, วาย., ซู, เค., ช้าง, เอช. และเฉิน, วาย. (2009) เลเซอร์ที่ปลอดภัยต่อดวงตาแบบ Q-switched ขนาดกะทัดรัดที่มีประสิทธิภาพที่ 1525 นาโนเมตร พร้อมด้วยคริสตัล Nd:YVO4 ที่เชื่อมต่อด้วยการแพร่กระจายแบบปลายคู่เป็นสื่อรามันในตัวเอง ออพติกส์เอ็กซ์เพรส 17(6) 4330-4335

Gong, G., Chen, Y., Lin, Y., Huang, J., Gong, X., Luo, Z. และ Huang, Y. (2016) การเจริญเติบโตและคุณสมบัติทางสเปกโทรสโกปีของคริสตัล Er: Yb: KGd (PO3) _4 ในฐานะตัวกลางที่ได้รับเลเซอร์ 155 µm ที่มีแนวโน้ม วัสดุแสงด่วน 6, 3518-3526

Vysokikh, DK, Bazakutsa, A., Dorofeenko, AV, & Butov, O. (2023) แบบจำลองจากการทดลองของ Er/Yb ได้รับสื่อสำหรับเครื่องขยายสัญญาณไฟเบอร์และเลเซอร์ วารสารสมาคมจักษุแห่งอเมริกาบี.

Lera, R., Valle-Brozas, F., Torres-Peiró, S., Ruiz-de-la-Cruz, A., Galán, M., Bellido, P., Seimetz, M., Benlloch, J., & โรโซ, แอล. (2016). การจำลองโปรไฟล์เกนและประสิทธิภาพของเลเซอร์ QCW Nd:YAG ที่ปั๊มด้านข้างแบบไดโอด เลนส์ประยุกต์, 55(33), 9573-9576.

จาง, เอช, เฉิน, เอ็กซ์, วัง, คิว, จาง, X., ช้าง, เจ, เกา, แอล., เซิน, เอช., คง, ซ., หลิว, ซ., เต่า, X., และหลี่ พี. (2013) เลเซอร์เซรามิก Nd:YAG ประสิทธิภาพสูงที่ทำงานที่ 1442.8 นาโนเมตร อักษรทัศนศาสตร์, 38(16), 3075-3077

คอยล์, ดีบี, เคย์, อาร์., สไตสลีย์, พี. และปูลิโอส, ดี. (2004) เลเซอร์ Nd:YAG แบบปั๊มไดโอดที่มีประสิทธิภาพ เชื่อถือได้ อายุการใช้งานยาวนานสำหรับการวัดระดับความสูงภูมิประเทศของพืชพรรณตามพื้นที่ เลนส์ประยุกต์, 43(27), 5236-5242.

Zhu, HY, Xu, CW, Zhang, J., Tang, D., Luo, D., & Duan, Y. (2013) เลเซอร์เซรามิก Nd:YAG คลื่นต่อเนื่องประสิทธิภาพสูงที่ 946 นาโนเมตร จดหมายฟิสิกส์เลเซอร์, 10.

ข้อสงวนสิทธิ์:

เราขอประกาศในที่นี้ว่ารูปภาพบางส่วนที่แสดงบนเว็บไซต์ของเรานั้นรวบรวมจากอินเทอร์เน็ตและวิกิพีเดีย โดยมีจุดประสงค์เพื่อส่งเสริมการศึกษาและการแบ่งปันข้อมูล เราเคารพสิทธิในทรัพย์สินทางปัญญาของผู้สร้างทุกคน การใช้ภาพเหล่านี้ไม่ได้มีวัตถุประสงค์เพื่อผลประโยชน์ทางการค้า
หากคุณเชื่อว่าเนื้อหาใด ๆ ที่ใช้ละเมิดลิขสิทธิ์ของคุณ โปรดติดต่อเรา เราเต็มใจอย่างยิ่งที่จะใช้มาตรการที่เหมาะสม รวมถึงการลบรูปภาพหรือระบุแหล่งที่มาที่เหมาะสม เพื่อให้มั่นใจว่าเป็นไปตามกฎหมายและข้อบังคับด้านทรัพย์สินทางปัญญา เป้าหมายของเราคือการรักษาแพลตฟอร์มที่เต็มไปด้วยเนื้อหา ยุติธรรม และเคารพสิทธิ์ในทรัพย์สินทางปัญญาของผู้อื่น
โปรดติดต่อเราตามที่อยู่อีเมลต่อไปนี้:sales@lumispot.cn- เรามุ่งมั่นที่จะดำเนินการทันทีเมื่อได้รับการแจ้งเตือนใดๆ และรับประกันความร่วมมือ 100% ในการแก้ไขปัญหาดังกล่าว

สารบัญ：