Tala Fou - Aisea ua matou faʻaaogaina ai le tioata Nd: YAG e fai ma auala e maua ai le eletise i le laser DPSS?

Lesitala i la Matou Ala o Faasalalauga Lautele mo se Pou Vave

O le ā le Laser Gain Medium?

O le laser gain medium o se mea e faʻateleina ai le malamalama e ala i le faʻaosofiaina o le emission. A faʻaosofia atoms poʻo molecules o le medium i tulaga maualuga o le malosi, e mafai ona latou faʻaosofia photons o se wavelength faapitoa pe a toe foʻi i se tulaga maualalo o le malosi. O lenei faiga e faʻateleina ai le malamalama e ui atu i le medium, o se mea taua i le faʻagaioiga o le laser.

[Blog Fesootai:Vaega autū o le laser]

O le ā le Masani Gain Medium?

E mafai ona fesuisuiaʻi le auala e maua ai le malosi, e aofia aikasa, vai (lanu), mea malo(kristala po'o tioata ua fa'aopoopo i ai ni ion o u'amea seasea maua po'o ni ion o u'amea fesuia'i), ma semiconductors.Lasers tulaga-malosi, mo se faʻataʻitaʻiga, e masani ona faʻaaogaina ni tioata e pei o le Nd: YAG (Neodymium-doped Yttrium Aluminum Garnet) poʻo ni tioata ua faʻaopoopo i ai ni elemene seasea. O leisa vali e faʻaaogaina ai vali faʻalenatura ua faʻafefiloi i ni vailaʻau faʻamamā, ma o leisa kesi e faʻaaogaina ai kesi poʻo paluga kesi.

La'au laser (mai le agavale i le taumatau): Ruby, Alexandrite, Er:YAG, Nd:YAG

O eseesega i le va o le Nd (Neodymium), Er (Erbium), ma le Yb (Ytterbium) o ni auala e maua ai le malosi

e fesoʻotaʻi muamua lava i o latou galu e faʻasalalauina atu ai, auala e fesiitaʻi ai le malosi, ma faʻaoga, aemaise lava i le tulaga o mea laser ua faʻapipiʻiina.

Umi o galu e fa'asalalauina atu:

- Er: E masani ona fa'asa'olotoina e le Erbium le eletise i le 1.55 µm, o lo'o i totonu o le vaega e saogalemu mo mata ma e matua aoga tele mo fa'aoga tau feso'ota'iga ona o le maualalo o lona leiloa i alava opitika (Gong et al., 2016).

- Yb: E masani ona fa'asalalauina e le Ytterbium le 1.0 i le 1.1 µm, ma talafeagai ai mo le tele o fa'aoga, e aofia ai lasers ma amplifiers malolosi. E masani ona fa'aaogaina le Yb o se mea e fa'a'ono'ono ai le Er e fa'aleleia atili ai le lelei o masini ua fa'apipi'iina i le Er e ala i le fesiita'iina o le malosi mai le Yb i le Er.

- Nd: O mea ua fa'apipi'iina i le Neodymium e masani ona fa'asalalauina le 1.06 µm. O le Nd:YAG, mo se fa'ata'ita'iga, e lauiloa i lona lelei ma e fa'aaogaina lautele i lasers fa'apisinisi ma fa'afoma'i (Y. Chang et al., 2009).

Faiga o le Fesiitaiga o le Malosiaga:

- Fa'aopoopoina o le Er ma le Yb: O le fa'aopoopoina o le Er ma le Yb i totonu o se mea e talimalo ai e aoga mo le fa'aleleia atili o le fa'asalalauga i le va o le 1.5-1.6 µm. E galue le Yb o se mea e fa'a'ono'ono lelei mo le Er e ala i le mitiia o le malamalama o le pamu ma le fa'aliliuina atu o le malosi i Er ions, e o'o atu ai i le fa'ateleina o le fa'asalalauga i le fusi feso'ota'iga. O lenei fa'aliliuina atu o le malosi e taua tele mo le fa'agaoioiga o fa'amalosi alava Er-doped (EDFA) (DK Vysokikh et al., 2023).

- Nd: E masani lava e le manaʻomia e le Nd se sensitizer e pei o le Yb i faiga faʻapipiʻi Er. O le lelei o le Nd e mafua mai i lona mitiia saʻo o le malamalama o le pamu ma le faʻasalalauina mulimuli ane, ma avea ai ma se auala faigofie ma lelei e maua ai le laser.

Talosaga:

- E:E fa'aaogā tele i feso'ota'iga ona o lona fa'asalalauga i le 1.55 µm, lea e fetaui ma le taimi e maualalo ai le leiloa o alava opitika silica. O ala fa'aopoopo e fa'aosofia e le Er e taua tele mo fa'amalosi opitika ma laser i faiga feso'ota'iga alava opitika mamao.

- Yb:E masani ona faʻaaogaina i galuega faʻatino e maualuga le malosi ona o lona fausaga faʻaeletoronika faigofie e mafai ai ona faʻaleleia le pamuina o diode ma maua ai le malosi tele. E faʻaaogaina foʻi mea e faʻapipiʻi i le Yb e faʻaleleia atili ai le faʻatinoga o faiga faʻapipiʻi Er.

- NdE fetaui lelei mo le tele o galuega, mai le tipiina ma le fa'avevela i fale gaosi oloa i laser faafoma'i. E taua tele laser Nd:YAG ona o lo latou lelei, malosi, ma le tele o lona aogā.

Aiseā na matou filifilia ai le Nd:YAG e fai ma auala e maua ai le malosi i le laser DPSS?

O le laser DPSS o se ituaiga laser e faʻaaogaina ai se solid-state gain medium (e pei o le Nd: YAG) e pamuina e se diode laser semiconductor. O lenei tekinolosi e mafai ai ona maua ni laser laiti ma lelei e mafai ona gaosia ni ave maualuga i le vaʻaiga vaʻaia-i-infrared. Mo se tusiga auiliili, e mafai ona e mafaufau e suʻe i faʻamaumauga faasaienisi taʻuleleia poʻo ni lomitusi mo ni iloiloga atoatoa i luga o le tekinolosi laser DPSS.

[Oloa Fesootai:Leisa malo-tumau e pamuina e le diode]

E masani ona faʻaaogaina le Nd:YAG o se auala e maua ai le eletise i totonu o semiconductor-pumped laser modules mo ni mafuaʻaga se tele, e pei ona faʻamamafaina e suʻesuʻega eseese:

1.Lelei Maualuga ma le Malosiaga Fa'atinoO se mamanu ma faʻataʻitaʻiga o se diode side-pumped Nd:YAG laser module na faʻaalia ai le tele o le lelei, faʻatasi ai ma se diode side-pumped Nd:YAG laser e maua ai le averesi maualuga o le malosiaga o le 220 W aʻo faʻatumauina pea le malosiaga tumau i le pulse i se lautele lautele o le frequency. O loʻo faʻaalia ai le maualuga o le lelei ma le gafatia mo le maualuga o le malosiaga o le Nd:YAG lasers pe a pamuina e diodes (Lera et al., 2016).
2. Fetuutuuna'i ma le Fa'atuatuaina o GaluegaUa fa'aalia le lelei o le fa'agaoioiga o le Nd:YAG keramika i galu eseese, e aofia ai galu e saogalemu mo mata, fa'atasi ai ma le maualuga o le lelei o le malamalama mai le opitika i le malamalama opitika. O lenei mea e fa'aalia ai le tele o le gafatia ma le fa'atuatuaina o le Nd:YAG o se auala e maua ai le malamalama i fa'aoga eseese o le laser (Zhang et al., 2013).
3. Umi o le ola ma le lelei o le aveO suʻesuʻega i luga o se laser Nd:YAG e matuā lelei tele, e pamuina e le diode, na faʻamamafaina ai lona umi o le ola ma le faʻatinoga faifai pea, ma faʻaalia ai le talafeagai o le Nd:YAG mo faʻaoga e manaʻomia ai puna laser tumau ma faʻatuatuaina. Na lipotia mai e le suʻesuʻega le faʻagaioiga umi ma le silia ma le 4.8 x 10^9 fana e aunoa ma le faʻaleagaina o le opitika, ma tausia ai le lelei tele o le ave (Coyle et al., 2004).
4. Fa'agaioiga Galu Fa'aauau Lelei Tele:Ua faʻaalia e suʻesuʻega le matuā lelei o le faʻagaioiga o galu faifai pea (CW) o le Nd:YAG lasers, ma faʻamamafaina ai lo latou aogā o se auala e maua ai le eletise i totonu o faiga laser e pamuina e le diode. E aofia ai le ausiaina o le maualuga o le lelei o le liua opitika ma le lelei o le faʻasolosolo, ma faʻamaonia atili ai le talafeagai o le Nd:YAG mo faʻaoga laser e maualuga le lelei (Zhu et al., 2013).

O le tu'ufa'atasiga o le maualuga o le lelei, le malosi e alu i ai, le fetu'una'i o le fa'agaoioiga, le fa'atuatuaina, le umi o le ola, ma le lelei tele o le ave e avea ai le Nd:YAG ma se auala e sili ona lelei mo le fa'aaogaina i totonu o semiconductor-pumped laser modules mo le tele o fa'aoga.

Fa'asinomaga

Chang, Y., Su, K., Chang, H., & Chen, Y. (2009). Laser saogalemu mata ua fa'apipi'iina i le Q-switch i le 1525 nm fa'atasi ai ma se tioata Nd:YVO4 ua fa'apipi'iina i le fa'asalalauina o pito e lua e fai ma auala e fa'aaogaina ai le self-Raman. Optics Express, 17(6), 4330-4335.

Gong, G., Chen, Y., Lin, Y., Huang, J., Gong, X., Luo, Z., & Huang, Y. (2016). Tuputupu a'e ma meatotino fa'apitoa o le tioata Er:Yb:KGd(PO3)_4 o se auala fa'amoemoeina e maua ai le laser e 155 µm. Optical Materials Express, 6, 3518-3526.

Vysokikh, DK, Bazakutsa, A., Dorofeenko, AV, & Butov, O. (2023). Fa'ata'ita'iga fa'ata'ita'i o le Er/Yb gain medium mo amplifiers fiber ma lasers. 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). Fa'ata'ita'iga o le fa'ailoga fa'amauina ma le fa'atinoga o se fa'amama i le itu QCW Nd:YAG laser. Applied Optitics, 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). Leisa seramika Nd:YAG maualuga le lelei e saogalemu ai mata e fa'agaoioia i le 1442.8 nm. Optics Letters, 38(16), 3075-3077.

Coyle, DB, Kay, R., Stysley, P., & Poulios, D. (2004). Laser Nd:YAG e pamuina e le diode lelei, fa'atuatuaina, umi le ola, mo le fuaina o le maualuga o la'au i le vanimonimo. Applied Optics, 43(27), 5236-5242.

Zhu, HY, Xu, CW, Zhang, J., Tang, D., Luo, D., & Duan, Y. (2013). Lasers seramika Nd:YAG e sili ona lelei le fa'aauau pea o galu i le 946 nm. Laser Physics Letters, 10.

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