ติดตามเราบนโซเชียลมีเดียเพื่อรับข่าวสารทันที
ตัวกลางเพิ่มกำลังแสงเลเซอร์คืออะไร?
ตัวกลางเพิ่มกำลังแสงเลเซอร์คือวัสดุที่ขยายแสงโดยการปล่อยแสงแบบกระตุ้น เมื่ออะตอมหรือโมเลกุลของตัวกลางถูกกระตุ้นให้มีระดับพลังงานสูงขึ้น พวกมันจะสามารถปล่อยโฟตอนที่มีความยาวคลื่นเฉพาะเมื่อกลับสู่สถานะพลังงานต่ำลง กระบวนการนี้จะขยายแสงที่ผ่านตัวกลาง ซึ่งเป็นพื้นฐานสำคัญของการทำงานของเลเซอร์
[บล็อกที่เกี่ยวข้อง:]ส่วนประกอบสำคัญของเลเซอร์]
ค่า Gain Medium ปกติคือเท่าไหร่?
ตัวกลางเพิ่มกำลังขยายสามารถปรับเปลี่ยนได้ รวมถึงก๊าซ, ของเหลว (สีย้อม), ของแข็ง(ผลึกหรือแก้วที่เจือด้วยไอออนของธาตุหายากหรือโลหะทรานซิชัน) และสารกึ่งตัวนำเลเซอร์โซลิดสเตทตัวอย่างเช่น เลเซอร์ชนิดใช้ผลึก เช่น Nd:YAG (นีโอดีเมียมเจืออิตเทรียมอะลูมิเนียมการ์เนต) หรือแก้วที่เจือด้วยธาตุหายาก เลเซอร์ชนิดย้อมสีใช้สีย้อมอินทรีย์ที่ละลายในตัวทำละลาย และเลเซอร์ชนิดใช้แก๊สใช้แก๊สหรือส่วนผสมของแก๊ส
แท่งเลเซอร์ (จากซ้ายไปขวา): ทับทิม, อเล็กซานไดรต์, เออร์เบียม:YAG, เอ็นดี:YAG
ความแตกต่างระหว่าง Nd (นีโอดีเมียม), Er (เออร์เบียม) และ Yb (อิตเตอร์เบียม) ในฐานะตัวกลางเพิ่มกำลังขยาย
โดยส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับความยาวคลื่นการปล่อยแสง กลไกการถ่ายโอนพลังงาน และการใช้งาน โดยเฉพาะอย่างยิ่งในบริบทของวัสดุเลเซอร์ที่เจือปน
ความยาวคลื่นการปล่อยแสง:
- Er: โดยทั่วไปแล้ว เออร์เบียมจะปล่อยแสงที่ความยาวคลื่น 1.55 ไมโครเมตร ซึ่งอยู่ในช่วงที่ปลอดภัยต่อดวงตาและมีประโยชน์อย่างมากสำหรับการใช้งานด้านโทรคมนาคม เนื่องจากมีการสูญเสียต่ำในใยแก้วนำแสง (Gong et al., 2016)
- Yb: อิตเตอร์เบียมมักปล่อยแสงในช่วงประมาณ 1.0 ถึง 1.1 ไมโครเมตร ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่หลากหลาย รวมถึงเลเซอร์กำลังสูงและเครื่องขยายสัญญาณ Yb มักใช้เป็นตัวกระตุ้นสำหรับ Er เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของอุปกรณ์ที่เจือด้วย Er โดยการถ่ายโอนพลังงานจาก Yb ไปยัง Er
- Nd: วัสดุที่เจือด้วยนีโอดีเมียมโดยทั่วไปจะปล่อยแสงที่ความยาวคลื่นประมาณ 1.06 ไมโครเมตร ตัวอย่างเช่น Nd:YAG มีชื่อเสียงในด้านประสิทธิภาพและถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในเลเซอร์ทั้งในอุตสาหกรรมและการแพทย์ (Y. Chang et al., 2009)
กลไกการถ่ายโอนพลังงาน:
- การเติมสารเจือ Er และ Yb ร่วมกัน: การเติมสารเจือ Er และ Yb ร่วมกันในตัวกลางหลักนั้นมีประโยชน์ในการเพิ่มการเปล่งแสงในช่วง 1.5-1.6 µm โดย Yb ทำหน้าที่เป็นตัวกระตุ้นที่มีประสิทธิภาพสำหรับ Er โดยการดูดซับแสงปั๊มและถ่ายโอนพลังงานไปยังไอออน Er ทำให้เกิดการเปล่งแสงที่เพิ่มขึ้นในย่านความถี่โทรคมนาคม การถ่ายโอนพลังงานนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการทำงานของเครื่องขยายสัญญาณใยแก้วนำแสงที่เติม Er (EDFA) (DK Vysokikh et al., 2023)
- Nd: โดยทั่วไป Nd ไม่จำเป็นต้องใช้สารเพิ่มความไวแสง เช่น Yb ในระบบที่เจือด้วย Er ประสิทธิภาพของ Nd มาจากการดูดซับแสงกระตุ้นโดยตรงและการปล่อยแสงในภายหลัง ทำให้เป็นตัวกลางเพิ่มกำลังแสงเลเซอร์ที่ตรงไปตรงมาและมีประสิทธิภาพ
การใช้งาน:
- เอ่อ:โดยหลักแล้วใช้ในด้านโทรคมนาคมเนื่องจากมีการปล่อยแสงที่ความยาวคลื่น 1.55 ไมโครเมตร ซึ่งตรงกับช่วงการสูญเสียต่ำสุดของใยแก้วนำแสงซิลิกา สารเพิ่มกำลังแสงที่เจือด้วยเออร์เบียมมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับเครื่องขยายสัญญาณแสงและเลเซอร์ในระบบสื่อสารใยแก้วนำแสงระยะไกล
- Yb:วัสดุที่เจือด้วย Yb มักถูกนำไปใช้ในงานที่ต้องการกำลังสูง เนื่องจากโครงสร้างทางอิเล็กทรอนิกส์ที่ค่อนข้างเรียบง่าย ทำให้สามารถปั๊มไดโอดได้อย่างมีประสิทธิภาพและให้กำลังเอาต์พุตสูง นอกจากนี้ วัสดุที่เจือด้วย Yb ยังถูกนำมาใช้เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของระบบที่เจือด้วย Er อีกด้วย
- นดเลเซอร์ Nd:YAG เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานที่หลากหลาย ตั้งแต่การตัดและการเชื่อมในอุตสาหกรรมไปจนถึงเลเซอร์ทางการแพทย์ เลเซอร์ Nd:YAG ได้รับการยกย่องเป็นพิเศษในด้านประสิทธิภาพ กำลัง และความอเนกประสงค์
เหตุใดเราจึงเลือกใช้ Nd:YAG เป็นตัวกลางเพิ่มกำลังในเลเซอร์ DPSS
เลเซอร์ DPSS เป็นเลเซอร์ชนิดหนึ่งที่ใช้ตัวกลางขยายสัญญาณแบบโซลิดสเตท (เช่น Nd:YAG) ที่ถูกกระตุ้นด้วยไดโอดเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์ เทคโนโลยีนี้ช่วยให้สามารถสร้างเลเซอร์ขนาดกะทัดรัดและมีประสิทธิภาพสูง ซึ่งสามารถสร้างลำแสงคุณภาพสูงในช่วงคลื่นแสงที่มองเห็นได้จนถึงอินฟราเรด สำหรับบทความโดยละเอียด คุณอาจลองค้นหาในฐานข้อมูลทางวิทยาศาสตร์หรือสำนักพิมพ์ที่มีชื่อเสียงเพื่อหาบทวิจารณ์ที่ครอบคลุมเกี่ยวกับเทคโนโลยีเลเซอร์ DPSS
[สินค้าที่เกี่ยวข้อง :เลเซอร์โซลิดสเตทแบบใช้ไดโอดเป็นแหล่งกำเนิดแสง]
Nd:YAG มักถูกใช้เป็นตัวกลางเพิ่มกำลังในโมดูลเลเซอร์แบบใช้เซมิคอนดักเตอร์เป็นตัวปั๊มด้วยเหตุผลหลายประการ ดังที่ได้มีการเน้นย้ำไว้ในงานวิจัยต่างๆ ดังนี้:
1. ประสิทธิภาพสูงและกำลังส่งสูงการออกแบบและการจำลองโมดูลเลเซอร์ Nd:YAG ที่ใช้ไดโอดเป็นแหล่งกำเนิดแสงด้านข้าง แสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพที่สำคัญ โดยเลเซอร์ Nd:YAG ที่ใช้ไดโอดเป็นแหล่งกำเนิดแสงด้านข้างสามารถให้กำลังเฉลี่ยสูงสุด 220 วัตต์ ในขณะที่รักษาพลังงานต่อพัลส์ให้คงที่ในช่วงความถี่กว้าง ซึ่งบ่งชี้ถึงประสิทธิภาพสูงและศักยภาพในการให้กำลังเอาต์พุตสูงของเลเซอร์ Nd:YAG เมื่อใช้ไดโอดเป็นแหล่งกำเนิดแสง (Lera et al., 2016)
2. ความยืดหยุ่นและความน่าเชื่อถือในการปฏิบัติงานเซรามิก Nd:YAG ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าสามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพที่ความยาวคลื่นต่างๆ รวมถึงความยาวคลื่นที่ปลอดภัยต่อดวงตา โดยมีประสิทธิภาพเชิงแสงสูง ซึ่งแสดงให้เห็นถึงความอเนกประสงค์และความน่าเชื่อถือของ Nd:YAG ในฐานะตัวกลางเพิ่มกำลังแสงในการใช้งานเลเซอร์ที่แตกต่างกัน (Zhang et al., 2013)
3. อายุการใช้งานและคุณภาพลำแสงงานวิจัยเกี่ยวกับเลเซอร์ Nd:YAG ประสิทธิภาพสูงที่ใช้ไดโอดเป็นแหล่งกำเนิดแสง เน้นย้ำถึงอายุการใช้งานที่ยาวนานและประสิทธิภาพที่สม่ำเสมอ ซึ่งบ่งชี้ว่า Nd:YAG เหมาะสำหรับงานที่ต้องการแหล่งกำเนิดแสงเลเซอร์ที่ทนทานและเชื่อถือได้ งานวิจัยดังกล่าวรายงานว่าสามารถใช้งานได้ต่อเนื่องยาวนานกว่า 4.8 x 10^9 ช็อตโดยไม่เกิดความเสียหายทางแสง และยังคงรักษาคุณภาพลำแสงที่ดีเยี่ยม (Coyle et al., 2004)
4. การทำงานแบบต่อเนื่องที่มีประสิทธิภาพสูง:งานวิจัยหลายชิ้นแสดงให้เห็นถึงการทำงานแบบต่อเนื่อง (CW) ที่มีประสิทธิภาพสูงของเลเซอร์ Nd:YAG ซึ่งเน้นย้ำถึงประสิทธิภาพของเลเซอร์ชนิดนี้ในฐานะตัวกลางเพิ่มกำลังแสงในระบบเลเซอร์ที่ใช้ไดโอดเป็นแหล่งกำเนิดแสง ซึ่งรวมถึงการบรรลุประสิทธิภาพการแปลงพลังงานแสงและประสิทธิภาพความชันที่สูง ซึ่งเป็นการยืนยันเพิ่มเติมถึงความเหมาะสมของ Nd:YAG สำหรับการใช้งานเลเซอร์ที่มีประสิทธิภาพสูง (Zhu et al., 2013)
ด้วยประสิทธิภาพสูง กำลังขับสูง ความยืดหยุ่นในการใช้งาน ความน่าเชื่อถือ อายุการใช้งานยาวนาน และคุณภาพลำแสงที่ยอดเยี่ยม ทำให้ Nd:YAG เป็นตัวกลางเพิ่มกำลังแสงที่ได้รับความนิยมในโมดูลเลเซอร์แบบปั๊มด้วยเซมิคอนดักเตอร์สำหรับการใช้งานที่หลากหลาย
อ้างอิง
Chang, Y., Su, K., Chang, H., & Chen, Y. (2009). เลเซอร์ Q-switched ขนาดกะทัดรัด ประสิทธิภาพสูง ปลอดภัยต่อดวงตา ที่ความยาวคลื่น 1525 นาโนเมตร โดยใช้ผลึก Nd:YVO4 ที่เชื่อมด้วยการแพร่แบบปลายคู่ เป็นตัวกลาง Raman ในตัว Optics Express, 17(6), 4330-4335.
Gong, G., Chen, Y., Lin, Y., Huang, J., Gong, X., Luo, Z., & Huang, Y. (2016). การเจริญเติบโตและคุณสมบัติทางสเปกโทรสโกปีของผลึก Er:Yb:KGd(PO3)_4 ในฐานะตัวกลางขยายสัญญาณเลเซอร์ 155 µm ที่มีศักยภาพ Optical Materials Express, 6, 3518-3526.
Vysokikh, DK, Bazakutsa, A., Dorofeenko, AV, & Butov, O. (2023). แบบจำลองเชิงทดลองของตัวกลางขยายสัญญาณ Er/Yb สำหรับเครื่องขยายสัญญาณใยแก้วนำแสงและเลเซอร์ วารสารสมาคมทัศนศาสตร์แห่งอเมริกา 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) การจำลองโปรไฟล์เกนและประสิทธิภาพของเลเซอร์ QCW Nd:YAG ที่ปั๊มด้านข้างแบบไดโอด เลนส์ประยุกต์, 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). เลเซอร์เซรามิก Nd:YAG ประสิทธิภาพสูง ปลอดภัยต่อดวงตา ทำงานที่ 1442.8 นาโนเมตร Optics Letters, 38(16), 3075-3077.
Coyle, DB, Kay, R., Stysley, P., & Poulios, D. (2004). เลเซอร์ Nd:YAG แบบไดโอดปั๊มที่มีประสิทธิภาพ เชื่อถือได้ และมีอายุการใช้งานยาวนานสำหรับการวัดระดับความสูงภูมิประเทศของพืชพรรณในอวกาศ Applied Optics, 43(27), 5236-5242.
Zhu, HY, Xu, CW, Zhang, J., Tang, D., Luo, D., & Duan, Y. (2013). เลเซอร์เซรามิก Nd:YAG แบบต่อเนื่องประสิทธิภาพสูงที่ 946 นาโนเมตร Laser Physics Letters, 10.
ข้อสงวนสิทธิ์:
- เราขอประกาศว่า ภาพบางส่วนที่แสดงบนเว็บไซต์ของเรานั้น รวบรวมมาจากอินเทอร์เน็ตและวิกิพีเดีย โดยมีจุดประสงค์เพื่อส่งเสริมการศึกษาและการแบ่งปันข้อมูล เราเคารพสิทธิ์ในทรัพย์สินทางปัญญาของผู้สร้างสรรค์ทุกท่าน การใช้ภาพเหล่านี้ไม่ได้มีเจตนาเพื่อแสวงหาผลกำไรทางการค้า
- หากคุณเชื่อว่าเนื้อหาใดๆ ที่ใช้ละเมิดลิขสิทธิ์ของคุณ โปรดติดต่อเรา เรายินดีที่จะดำเนินการที่เหมาะสม รวมถึงการลบภาพหรือการให้เครดิตอย่างถูกต้อง เพื่อให้เป็นไปตามกฎหมายและข้อบังคับด้านทรัพย์สินทางปัญญา เป้าหมายของเราคือการรักษาแพลตฟอร์มที่มีเนื้อหาคุณภาพสูง เป็นธรรม และเคารพสิทธิ์ในทรัพย์สินทางปัญญาของผู้อื่น
- โปรดติดต่อเราได้ที่อีเมลต่อไปนี้:sales@lumispot.cnเรามุ่งมั่นที่จะดำเนินการทันทีเมื่อได้รับการแจ้งเตือนใดๆ และรับประกันความร่วมมืออย่างเต็มที่ในการแก้ไขปัญหาดังกล่าว
สารบัญ:
- 1. ตัวกลางเพิ่มกำลังแสงเลเซอร์คืออะไร?
- 2. ปกติแล้วค่าเกนเฉลี่ยอยู่ที่เท่าไหร่?
- 3. ความแตกต่างระหว่าง nd, er และ yb
- 4.เหตุใดเราจึงเลือกใช้ Nd:Yag เป็นตัวกลางเพิ่มกำลังขยาย
- 5. รายการอ้างอิง (เอกสารอ่านเพิ่มเติม)
ต้องการความช่วยเหลือเกี่ยวกับโซลูชันเลเซอร์ใช่ไหม?
วันที่โพสต์: 13 มีนาคม 2024