Notícias - Por que estamos usando o ND: YAG Crystal como meio de ganho no laser DPSS?

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O que é um meio de ganho a laser?

Um meio de ganho a laser é um material que amplifica a luz por emissão estimulada. Quando os átomos ou moléculas do meio são excitados com níveis mais altos de energia, eles podem emitir fótons de um comprimento de onda específico ao retornar a um estado de energia mais baixo. Esse processo amplifica a luz que passa pelo meio, que é fundamental para a operação a laser.

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Qual é o meio de ganho usual?

O meio de ganho pode ser variado, incluindogases, líquidos (corantes), sólidos(Cristais ou óculos dopados com íons de metais de terra rara ou de transição) e semicondutores.Lasers de estado sólido, por exemplo, geralmente usam cristais como ND: YAG (granada de alumínio yttrium dopada com neodímio) ou óculos dopados com elementos de terra rara. Os lasers de corantes usam corantes orgânicos dissolvidos em solventes e os lasers de gás utilizam gases ou misturas de gás.

Hastes a laser (da esquerda para a direita): Ruby, Alexandrite, er: yag, nd: yag

As diferenças entre Nd (neodímio), ER (Erbium) e Yb (ytterbium) como médias de ganho

relacionam -se principalmente aos seus comprimentos de onda de emissão, mecanismos de transferência de energia e aplicações, especialmente no contexto de materiais a laser dopados.

Comprimentos de onda de emissão:

- ER: O erbio normalmente emite a 1,55 µm, que fica na região segura para os olhos e altamente útil para aplicações de telecomunicações devido à sua baixa perda nas fibras ópticas (Gong et al., 2016).

- Yb: Ytterbium geralmente emite em torno de 1,0 a 1,1 µm, tornando-o adequado para uma ampla gama de aplicações, incluindo lasers e amplificadores de alta potência. O YB é frequentemente usado como sensibilizador para o ER para melhorar a eficiência dos dispositivos dopados com ER transferindo energia de YB para ER.

- ND: Os materiais dopados com neodímio geralmente emitem em torno de 1,06 µm. ND: YAG, por exemplo, é conhecido por sua eficiência e é amplamente utilizado em lasers industriais e médicos (Y. Chang et al., 2009).

Mecanismos de transferência de energia:

-ER e co-doping YB: o co-dopamento de ER e Yb em um meio hospedeiro é benéfico para melhorar a emissão na faixa de 1,5-1,6 µm. O YB atua como um sensibilizador eficiente para ER, absorvendo a luz da bomba e transferindo energia para os íons ER, levando a emissão amplificada na banda de telecomunicações. Essa transferência de energia é crucial para a operação de amplificadores de fibra dopados com ER (EDFA) (DK Vysokikh et al., 2023).

- ND: ND normalmente não requer um sensibilizador como o YB em sistemas dopados com ER. A eficiência do ND é derivada de sua absorção direta da luz da bomba e da emissão subsequente, tornando -o um meio de ganho a laser direto e eficiente.

Aplicações:

- er:Usado principalmente em telecomunicações devido à sua emissão a 1,55 µm, o que coincide com a janela de perda mínima de fibras ópticas de sílica. Os meios de ganho dopados com ER são críticos para amplificadores e lasers ópticos em sistemas de comunicação de fibra óptica de longa distância.

- yb:Freqüentemente usado em aplicações de alta potência devido à sua estrutura eletrônica relativamente simples, que permite bombeamento eficiente de diodo e alta potência. Os materiais dopados com YB também são usados para melhorar o desempenho dos sistemas dopados com ER.

- nd: Bem-sucedido para uma ampla gama de aplicações, desde corte e soldagem industrial até lasers médicos. ND: Os lasers YAG são particularmente valorizados por sua eficiência, poder e versatilidade.

Por que escolhemos o ND: YAG como o meio de ganho no laser DPSS

Um laser DPSS é um tipo de laser que usa um meio de ganho de estado sólido (como ND: YAG) bombeado por um diodo a laser semicondutor. Essa tecnologia permite lasers compactos e eficientes capazes de produzir vigas de alta qualidade no espectro visível para infravermelho. Para um artigo detalhado, considere pesquisar em bancos de dados científicos ou editores respeitáveis para obter críticas abrangentes sobre a tecnologia a laser DPSS.

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ND: YAG é frequentemente usado como meio de ganho em módulos a laser de semicondutores, como destacado por vários estudos:

1. Alta eficiência e saída de energia: Um design e simulações de um módulo de laser ND: YAG de diodo, demonstrou uma eficiência significativa, com um laser ND: YAG de diodo, fornecendo uma potência média máxima de 220 W, mantendo energia constante por pulso em uma ampla faixa de frequência. Isso indica a alta eficiência e o potencial de alta potência dos lasers de ND: YAG quando bombeados por diodos (Lera et al., 2016).
2. Flexibilidade e confiabilidade operacionais: ND: A cerâmica YAG demonstrou operar com eficiência em vários comprimentos de onda, incluindo comprimentos de onda seguros para os olhos, com alta eficiência óptica para óptica. Isso demonstra ND: a versatilidade e confiabilidade de Yag como meio de ganho em diferentes aplicações a laser (Zhang et al., 2013).
3.longevity e qualidade do feixe: Pesquisas sobre um laser altamente eficiente, com um diodo, ND: YAG enfatizou sua longevidade e desempenho consistente, indicando a adequação de ND: YAG para aplicações que requerem fontes a laser duráveis e confiáveis. O estudo relatou operação prolongada com mais de 4,8 x 10^9 tiros sem danos ópticos, mantendo a excelente qualidade do feixe (Coyle et al., 2004).
4. Operação de onda contínua e eficiente:Estudos demonstraram a operação de onda contínua (CW) altamente eficiente de lasers de ND: YAG, destacando sua eficácia como meio de ganho em sistemas a laser de diodo. Isso inclui a obtenção de altas eficiências de conversão óptica e eficiências de declive, atestando ainda mais a adequação de ND: YAG para aplicações a laser de alta eficiência (Zhu et al., 2013).

A combinação de alta eficiência, produção de energia, flexibilidade operacional, confiabilidade, longevidade e excelente qualidade do feixe faz do ND: YAG um meio de ganho preferido nos módulos a laser de semicondutores para uma ampla gama de aplicações.

Referência

Chang, Y., Su, K., Chang, H., & Chen, Y. (2009). Compacto com eficiência eficiente laser seguro para os olhos a 1525 nm com um cristal Nd: Yvo4 ligado a difusão duplo como um meio de auto-ramã. Optics Express, 17 (6), 4330-4335.

Gong, G., Chen, Y., Lin, Y., Huang, J., Gong, X., Luo, Z., & Huang, Y. (2016). Propriedades de crescimento e espectroscópico de ER: YB: KGD (PO3) _4 CRISTAL Como um meio de ganho de 155 µm de 155 µm. Materiais Optical Express, 6, 3518-3526.

Vysokikh, DK, Bazakutsa, A., Dorofeenko, AV, & Butov, O. (2023). Modelo baseado em experimento de meio de ganho ER/YB para amplificadores e lasers de fibra. Journal of the Optical Society of America 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). Simulações do perfil de ganho e desempenho de um qcw nd: yag laser de diodo. Optics Applied, 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). Alta eficiência ND: laser de cerâmica de cerâmica YAG operando a 1442,8 nm. Cartas ópticas, 38 (16), 3075-3077.

Coyle, DB, Kay, R., Stysley, P., & Poulios, D. (2004). ND eficiente, confiável, de longa vantagem e laser de YAG para vegetação baseada em diodo de diodo para altimetria topográfica de vegetação. Optics Applied, 43 (27), 5236-5242.

Zhu, Hy, Xu, CW, Zhang, J., Tang, D., Luo, D., & Duan, Y. (2013). Lasers de cerâmica de onda contínua altamente eficientes: YAG a 946 nm. Cartas de física a laser, 10.

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