Tud a közép-infravörös szilárdtestlézerekről? (2. rész)

Közép-infravörös szilárdtest lézerA 3~5 μm hullámhosszúság előnyei a nagy hatásfok, a kis méret és a könnyű súly, valamint fontos alkalmazási értékkel bírnak az iparban, orvosi kezelésben, katonai stb. A nagyobb kimeneti hullámhosszú kristály- és infravörös nagy teljesítményű lézerszivattyús források a közép-infravörös szilárdtestlézer egyik jövőbeli fejlesztési irányává váltak.

Ezután a közép-infravörös szilárdtestlézer generálási technológiájáról beszélünk.

(2) Holmiummal adalékolt szilárd lézer

A 2 μm-es koherens fényforrás levegőben viszonylag nagy áteresztőképességgel rendelkezik, és ideális fényforrás szélsebesség méréshez, koherens Lidar-hoz, távérzékeléshez és egyéb alkalmazásokhoz.

A holmiumionnal adalékolt erősítő közeg közvetlenül képes körülbelül 2,1 µm-es lézert generálni. A holmiumionok abszorpciós csúcsa közel látható fényhez és 1,9 µm. A korábbi holmium lézereket villanólámpával pumpálták, és az erősítő közeghez érzékenyítőként társadalékolt ionokat, például Tm3 pluszt adtak, ami nem segítette elő a magas konverziós hatékonyság elérését szobahőmérsékleten.

Jelenleg az ideális megoldás egy 1,9 µm-es, tuliummal adalékolt lézerrel generált lézer használata a holmium kristály közvetlen szivattyúzására, vagy egy körülbelül 1908 nm-es félvezető lézer használata pumpáló forrásként, amely stabil és hatékony holmium lézer kimenetet érhet el szobahőmérséklet.

(3) Erbiummal adalékolt szilárdtest-lézer

Az Er3 plus 4I 11/2 → 4I 13/2 átmenete 2,7 ~ 3 μm sávban képes lézert előállítani különböző szubsztrátumokon, amely xenonlámpával és LD-vel közvetlenül előállítható az Erbium anyag magas adalékolási koncentrációjával. A vizsgált viszonylag érett anyagok közé tartozik az Er: YAG, Er: YLF, Er: YSGG, Er: GSGG, Er: BYF stb. Az elmúlt években az oxid lézerkerámiával, mint mátrixanyaggal kapcsolatos tanulmányok is születtek, például Er: LuO3 , Er: Y2O3 stb.

A GSGG kristály hővezető képessége alacsony, komoly termikus lencsehatás van, és nehéz elérni a magas ismétlési frekvenciát, nagy teljesítményt és a középső infravörös lézerkimenet magas sugárminőségét; Az YSGG mátrixanyag alacsony ismétlési frekvenciájú közepes és kis teljesítményű szilárdtestlézerekhez használható, és a fononenergia alacsony, és a több-fononos, nem sugárzó átmenet hatása kicsi.

A YAG kristálymátrix növekedési technológiája kiforrott, könnyen doppingolható, magas hővezető képességgel, magas lézersérülési küszöbértékkel és kiváló fizikai és kémiai tulajdonságokkal rendelkezik. A YAG kristállyal összehasonlítva az YLF kristályszerkezeti feszültség és a hőfeszültség nagyobb, van bizonyos termikus lencsehatás, és a kristálynövekedési folyamat nehéz. Az Er: YAG lézer szivattyúzási módja főként xenonlámpás szivattyúzásra, LD oldali szivattyúzásra és LD végszivattyúzásra oszlik, amely 2940 nm-es lézert képes leadni csúcsteljesítménnyel és nagy energiával.

(4) Átmeneti fém elem króm-vassal adalékolt szilárd lézer

A Cr2 plus, Ni2 plus, Co2 plus és Fe2 plus átmeneti fémionok jobb közép-infravörös lézertulajdonságokat mutatnak a Ⅱ-Ⅵ csoportba tartozó félvezető anyagokban, különösen a Cr2 plus ionokkal adalékolt félvezető kristályoknál, mint például a Cr2 plus:ZnSe, Cr2 plus: A ZnS jó fluoreszcencia tulajdonságokkal rendelkezik szobahőmérsékleten, széles hangolási tartománnyal és nagy kvantumhatékonysággal. A Cr2 plus :ZnSe hullámhossz hangolási tartománya körülbelül 2200-2700 nm, a Cr2 plus :ZnS kristályok kimeneti tartománya pedig 2100-2700 nm.

(5) Nemlineáris technológián alapuló közép-infravörös lézer

① Különbségfrekvenciás közép-infravörös félvezető lézer

Ha két frekvenciakülönbséggel rendelkező lézersugár esik egy nemlineáris kristályra, akkor egy új lézer jön létre, amelynek frekvenciája a két lézersugár frekvenciájának különbsége. Mint minden más nemlineáris folyamatnak, ennek a folyamatnak is el kell érnie bizonyos küszöbfeltételeket. A differenciálfrekvenciás technológia alapján 30 µm-ig látható fényforrások érhetők el, amelyek a legtöbb esetben távoli infravörös hullámok elérésére szolgálnak.

②Közepes infravörös parametrikus oszcillációs lézer

Ha a nemlineáris közeget az optikai rezonátorba helyezzük, a szivattyúzott fény a nemlineáris kristályra esik, és két új alacsony frekvenciájú fényt (jelzőfényt és üresjárati lámpát), a pumpált fényt, jelzőfényt és üresjárati fényt hoz létre sokszor a nemlineáris közeg, amikor a jelfényhullám és az üresjárati fény erősítése nagyobb, mint a rezonátorban bekövetkező veszteségük, a lézer rezgése a rezonátorban jön létre.

Ez az optikai parametrikus oszcillátor (OPO). A rezonátor tükör bevonat kialakításán keresztül kiválasztható a kívánt lézerfrekvenciás kimenet.

Az ábrán látható módon. ωp a pumpálási optikai frekvencia, ωs a jel optikai frekvenciája, ωi az üresjárati optikai frekvencia, és megfelel az ωp=ωs plusz ωi összefüggésének.

Az optikai parametrikus oszcillátor rezonátora jelzőfényre és üresjárati fényre vagy valamelyik frekvenciára egyaránt rezonáns lehet. Az előbbit gyakran kettős rezonancia paraméteres oszcillátornak (DRO), az utóbbit pedig egyrezonanciás optikai parametrikus oszcillátornak (SRO) nevezik.

A kristályban terjedő három fénynyalábnak meg kell felelnie a fázisillesztési feltételnek, azaz a kristályban lévő optikai hullámhossz törésmutatójához kapcsolódóan, ha a pumpált fény rögzített hullámhosszon esik be, a törésmutató változása a nemlineáris kristály megváltoztatja a jelzőfény és az üresjárati fény hullámhosszát, hogy új fázisillesztési feltételt kapjon és hullámhossz hangolást érjen el.

A szöghangolást az anizotróp kristály kettős törés és a szög kapcsolatának felhasználásával, vagy a hőmérsékleti hangolást a hőmérséklet változtatásával lehet elérni. A periodikus hangolás a kristályperiódus megváltoztatásával is elvégezhető periodikusan polarizált kristályoknál.

A szöghangolást az anizotróp kristály kettős törés és a szög kapcsolatának felhasználásával, vagy a hőmérsékleti hangolást a hőmérséklet változtatásával lehet elérni. A periodikus hangolás a kristályperiódus megváltoztatásával is elvégezhető periodikusan polarizált kristályoknál.

A nemlineáris kristályok a közép-infravörös parametrikus oszcillációs lézerek kulcselemei. A gyakori közép-infravörös nemlineáris kristályok közé tartozik a KTP, KTA, ZnGeP2 (ZGP), AgGaS2, LiNbO3 (LN), LiTaO3 (LT), PPLN, PPLT, PPKTP, PPKTA. A PPLN, PPLT, PPKTP és PPKTA perióduspolarizált kristályokhoz tartoznak, és magas konverziós hatásfokkal rendelkeznek. MgO hozzáadása a PPLN-hez és a PPLT-hez javíthatja a kristályok károsodási küszöbét.

Elérhetőség:

Ha bármilyen ötlete van, forduljon hozzánk bizalommal. Függetlenül attól, hogy hol tartózkodnak ügyfeleink és milyen követelményeket támasztanak, követjük azt a célunkat, hogy ügyfeleinknek magas minőséget, alacsony árakat és a legjobb szolgáltatást biztosítsuk.