News - Perchè usemu Nd: YAG cristallu cum'è u mediu di guadagnu in laser DPSS?

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Cosa hè un Laser Gain Medium?

Un mediu di guadagnu laser hè un materiale chì amplifica a luce per emissione stimulata. Quandu l'atomi o molécule di u mediu sò eccitati à livelli d'energia più altu, ponu emette fotoni di una lunghezza d'onda particulari quandu tornanu à un statu di energia più bassu. Stu prucessu amplifies a luce chì passa per u mediu, chì hè fundamentale per u funziunamentu laser.

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Chì ci hè u Mediu di Guadagno Solitu?

U mediu di guadagnu pò esse variatu, cumpresugasi, liquidi (coloranti), solidi(cristalli o vetri dopati cù ioni di metalli rari o di transizione), è semiconduttori.Laser à stati solidi, per esempiu, spessu usanu cristalli cum'è Nd: YAG (Neodymium-doped Yttrium Aluminium Garnet) o vetri dopati cù elementi di terra rara. I laser di tintura utilizanu tinture organiche dissolute in solventi, è i laser di gas utilizanu gasi o mischi di gas.

Barre laser (da manca à diritta): Ruby, Alexandrite, Er:YAG, Nd:YAG

A diffarenza trà Nd (Neodymium), Er (Erbium) è Yb (Ytterbium) cum'è medii di guadagnu

principarmenti in relazione à e so lunghezze d'onda di emissione, i miccanismi di trasferimentu d'energia è l'applicazioni, in particulare in u cuntestu di materiali laser drogati.

Lunghezze d'onda di emissione:

- Er: Erbium emette tipicamente à 1,55 µm, chì hè in a regione sicura per l'ochji è assai utile per l'applicazioni di telecomunicazioni per via di a so bassa perdita in fibre ottiche (Gong et al., 2016).

- Yb: L'itterbiu spessu emette intornu à 1,0 à 1,1 µm, facendu adattatu per una larga gamma di applicazioni, cumprese laser è amplificatori d'alta putenza. Yb hè spessu usatu cum'è sensibilisatore per Er per rinfurzà l'efficienza di i dispositi Er-doped trasferendu energia da Yb à Er.

- Nd: i materiali drogati di neodimio emettono tipicamente circa 1,06 µm. Nd: YAG, per esempiu, hè rinumatu per a so efficienza è hè largamente utilizatu in i laser industriali è medichi (Y. Chang et al., 2009).

Meccanismi di trasferimentu di energia:

- Co-doping Er e Yb: U co-doping di Er è Yb in un mediu ospite hè benefica per rinfurzà l'emissione in a gamma 1,5-1,6 µm. Yb agisce cum'è un sensibilizatore efficiente per Er assorbendu a luce di a pompa è trasferendu energia à l'ioni Er, purtendu à l'emissione amplificata in a banda di telecomunicazioni. Stu trasferimentu di energia hè cruciale per u funziunamentu di l'amplificatori di fibra Er-doped (EDFA) (DK Vysokikh et al., 2023).

- Nd: Nd ùn richiede tipicamente un sensibilizatore cum'è Yb in sistemi Er-doped. L'efficienza di Nd hè derivata da a so assorbimentu direttu di a luce di a pompa è l'emissione successiva, facendu un mediu di guadagnu laser semplice è efficiente.

Applicazioni:

-Eh:Principalmente utilizatu in telecomunicazioni per via di a so emissione à 1,55 µm, chì coincide cù a finestra di perdita minima di fibre ottiche di silice. I media di guadagnu Er-doped sò critichi per l'amplificatori ottici è i laser in sistemi di cumunicazione in fibra ottica à longa distanza.

-Yb:Spessu usatu in l'applicazioni d'alta putenza per via di a so struttura elettronica relativamente simplice chì permette un pumping di diodu efficiente è una putenza alta. I materiali drogati Yb sò ancu usati per rinfurzà a prestazione di sistemi Er-doped.

- Nd: Adatta per una larga gamma di applicazioni, da u taglio industriale è a saldatura à i laser medichi. I laser Nd: YAG sò particularmente apprezzati per a so efficienza, putenza è versatilità.

Perchè avemu sceltu Nd: YAG cum'è u mediu di guadagnu in laser DPSS

Un laser DPSS hè un tipu di laser chì usa un mediu di guadagnu in u statu solidu (cum'è Nd: YAG) pompatu da un diodu laser semiconductor. Sta tecnulugia permette di laser compatti è efficienti capaci di pruduce fasci di alta qualità in u spettru visibile à infrarossu. Per un articulu detallatu, pudete cunsiderà a ricerca di basa di dati scientifica reputable o editori per rivisioni cumpleta nantu à a tecnulugia laser DPSS.

[Produttu Relativu:Laser à stati solidi pompatu da diodi]

Nd: YAG hè spessu usatu cum'è un mediu di guadagnu in i moduli laser pompati da semiconductor per parechje ragioni, cum'è evidenziatu da diversi studii:

1.High Efficiency è Power Output: Un disignu è simulazioni di un modulu laser Nd:YAG pompatu diode hà dimustratu una efficienza significativa, cù un laser Nd:YAG pompatu laterale diode chì furnisce una putenza media massima di 220 W mantenendu energia constante per impulsu in una larga gamma di frequenze. Questu indica l'alta efficienza è u potenziale per a produzzione d'alta putenza di i laser Nd: YAG quandu sò pompati da diodi (Lera et al., 2016).
2.Flessibilità operativa è Reliability: A ceramica Nd:YAG hè stata dimustrata per operare in modu efficiente à diverse lunghezze d'onda, cumprese lunghezze d'onda di sicurezza per l'ochju, cù alta efficienza otticu à otticu. Questu dimostra a versatilità è l'affidabilità di Nd:YAG cum'è un mediu di guadagnu in diverse applicazioni laser (Zhang et al., 2013).
3.Longevity è Beam Quality: A ricerca nantu à un laser Nd:YAG altamente efficiente, pompatu da diodi, hà enfatizatu a so longevità è a so prestazione coerente, indicando l'adattabilità di Nd:YAG per applicazioni chì necessitanu fonti laser durable è affidabili. U studiu hà dettu l'operazione estesa cù più di 4,8 x 10 ^ 9 colpi senza danni otticu, mantenendu una qualità di fasciu eccellente (Coyle et al., 2004).
4. Funzionamentu d'onda cuntinuu altamente efficiente:I studii anu dimustratu u funziunamentu d'onda cuntinuu (CW) altamente efficiente di i laser Nd: YAG, mettendu in risaltu a so efficacità cum'è un mediu di guadagnu in sistemi laser pompati da diodi. Questu include l'altitudine di efficienza di cunversione ottica è efficienze di pendenza, chì attestà ancu di l'idoneità di Nd: YAG per applicazioni laser d'alta efficienza (Zhu et al., 2013).

A cumminazione di alta efficienza, putenza, flessibilità operativa, affidabilità, longevità è una qualità eccellente di fasciu rende Nd: YAG un mediu di guadagnu preferitu in moduli laser pompati da semiconductor per una larga gamma di applicazioni.

Riferimentu

Chang, Y., Su, K., Chang, H., & Chen, Y. (2009). Laser Q-switched efficiente per l'ochju di sicurezza à 1525 nm cù un cristallu Nd: YVO4 di diffusione à doppia punta cum'è un mediu auto-Raman. Optics Express, 17 (6), 4330-4335.

Gong, G., Chen, Y., Lin, Y., Huang, J., Gong, X., Luo, Z., & Huang, Y. (2016). Crescita è proprietà spettroscopiche di Er:Yb:KGd(PO3)_4 cristallu cum'è un mediu promettente di guadagnu laser di 155 µm. Materiali Optical Express, 6, 3518-3526.

Vysokikh, DK, Bazakutsa, A., Dorofeenko, AV, & Butov, O. (2023). Modellu basatu in esperimentu di Er / Yb guadagnà mediu per amplificatori di fibra è laser. 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). Simulazioni di u prufilu di guadagnu è e prestazioni di un laser QCW Nd:YAG à pompa laterale diode. Ottica Applicata, 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 d'alta efficienza Nd:YAG in ceramica sicura per l'ochji chì opera à 1442.8 nm. Lettere ottiche, 38 (16), 3075-3077.

Coyle, DB, Kay, R., Stysley, P., & Poulios, D. (2004). Laser Nd:YAG efficiente, affidabile, di lunga durata, pompato da diodi per altimetria topografica di vegetazione spaziale. Ottica Applicata, 43 (27), 5236-5242.

Zhu, HY, Xu, CW, Zhang, J., Tang, D., Luo, D., & Duan, Y. (2013). Laser ceramici Nd:YAG ad onda continua altamente efficiente a 946 nm. Lettere di fisica laser, 10.

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