すぐに投稿できるようソーシャルメディアを購読してください
レーザー利得媒体とは何ですか?
レーザー利得媒体は、誘導放出によって光を増幅する材料です。媒体の原子または分子がより高いエネルギーレベルまで励起されると、より低いエネルギー状態に戻るときに特定の波長の光子を放出することがあります。このプロセスは媒体を通過する光を増幅します。これはレーザー動作の基本です。
【関連ブログ：レーザーの主要コンポーネント]
通常のゲイン媒体は何ですか?
ゲイン媒体は次のように変更できます。ガス, 液体（染料）, 固体(希土類または遷移金属イオンがドープされた結晶またはガラス)、および半導体。固体レーザーたとえば、Nd: YAG (ネオジムをドープしたイットリウム アルミニウム ガーネット) や希土類元素をドープしたガラスなどの結晶を使用することがよくあります。染料レーザーは溶媒に溶解した有機染料を使用し、ガスレーザーはガスまたはガス混合物を使用します。
レーザーロッド（左から右へ）：ルビー、アレキサンドライト、Er:YAG、Nd:YAG
利得媒質としての Nd (ネオジム)、Er (エルビウム)、Yb (イッテルビウム) の違い
これらは主に、特にドープされたレーザー材料に関連した、発光波長、エネルギー伝達メカニズム、およびアプリケーションに関連しています。
発光波長:
- Er: エルビウムは通常 1.55 µm で放射します。これは目に安全な領域にあり、光ファイバーでの損失が低いため、電気通信用途に非常に役立ちます (Gong et al., 2016)。
- Yb: イッテルビウムは、多くの場合約 1.0 ～ 1.1 μm を放出するため、高出力レーザーや増幅器などの幅広い用途に適しています。Yb は Er の増感剤としてよく使用され、Yb から Er にエネルギーを移動させることで Er ドープデバイスの効率を高めます。
- Nd: ネオジムをドープした材料は通常、約 1.06 µm を放出します。たとえば、Nd:YAG はその効率がよく知られており、産業用レーザーと医療用レーザーの両方で広く使用されています (Y. Chang et al., 2009)。
エネルギー伝達メカニズム:
- Er と Yb の共ドーピング: ホスト媒体への Er と Yb の共ドーピングは、1.5 ～ 1.6 μm の範囲での発光を強化するのに有益です。Yb は、ポンプ光を吸収して Er イオンにエネルギーを伝達することにより、Er に対する効率的な増感剤として機能し、通信帯域での発光の増幅につながります。このエネルギー伝達は、Er ドープ ファイバー増幅器 (EDFA) の動作にとって重要です (DK Vysokikh et al., 2023)。
- Nd: Nd は通常、Er ドープ システムでは Yb のような増感剤を必要としません。Nd の効率は、ポンプ光の直接吸収とその後の放出によって得られるため、直接的かつ効率的なレーザー利得媒体となります。
アプリケーション:
- えー:シリカ光ファイバの最小損失ウィンドウと一致する 1.55 μm で放射されるため、主に電気通信で使用されます。Er ドープ利得媒体は、長距離光ファイバー通信システムの光増幅器やレーザーにとって重要です。
-Yb:効率的なダイオードポンピングと高出力を可能にする比較的単純な電子構造により、高出力アプリケーションでよく使用されます。Yb ドープ材料は、Er ドープ システムの性能を向上させるためにも使用されます。
- ND: 工業用の切断や溶接から医療用レーザーまで幅広い用途に適しています。Nd:YAG レーザーは、その効率、出力、多用途性の点で特に高く評価されています。
DPSS レーザーの利得媒体として Nd:YAG を選択した理由
DPSS レーザーは、半導体レーザー ダイオードによって励起される固体利得媒体 (Nd: YAG など) を使用するレーザーの一種です。この技術により、可視から赤外のスペクトルで高品質のビームを生成できるコンパクトで効率的なレーザーが可能になります。詳細な記事については、信頼できる科学データベースや出版社から DPSS レーザー技術に関する包括的なレビューを検索することを検討してください。
[関連商品 ：ダイオード励起固体レーザー]
Nd:YAG は、さまざまな研究で明らかにされているように、いくつかの理由から半導体励起レーザー モジュールの利得媒体としてよく使用されます。
1.高効率と高出力: ダイオード側励起 Nd:YAG レーザー モジュールの設計とシミュレーションでは、大幅な効率が実証され、ダイオード側励起 Nd:YAG レーザーは、広い周波数範囲でパルスごとの一定のエネルギーを維持しながら、最大平均パワー 220 W を提供します。これは、ダイオードによって励起された場合の Nd:YAG レーザーの高効率と高出力出力の可能性を示しています (Lera et al., 2016)。
2.運用の柔軟性と信頼性: Nd:YAG セラミックは、目に安全な波長を含むさまざまな波長で効率的に動作し、高い光対光効率を備えていることが示されています。これは、さまざまなレーザー用途における利得媒体としての Nd:YAG の多用途性と信頼性を示しています (Zhang et al., 2013)。
3.寿命とビーム品質: 高効率のダイオード励起 Nd:YAG レーザーに関する研究では、その寿命と一貫した性能が強調されており、耐久性と信頼性の高いレーザー光源を必要とする用途に Nd:YAG が適していることが示されています。この研究では、4.8 x 10^9 ショットを超えるショットで光学的損傷を与えることなく、優れたビーム品質を維持した長時間動作が報告されました (Coyle et al., 2004)。
4.高効率の連続波動作:研究では、Nd:YAG レーザーの高効率な連続波 (CW) 動作が実証されており、ダイオード励起レーザー システムの利得媒体としての Nd:YAG レーザーの有効性が強調されています。これには、高い光変換効率とスロープ効率の達成が含まれており、Nd:YAG が高効率レーザー用途に適していることがさらに証明されています (Zhu et al., 2013)。
Nd:YAG は、高効率、出力、動作の柔軟性、信頼性、長寿命、優れたビーム品質の組み合わせにより、幅広い用途の半導体励起レーザー モジュールの好ましい利得媒体となっています。
参照
Chang, Y.、Su, K.、Chang, H.、Chen, Y. (2009)。自己ラマン媒体として両端拡散結合 Nd:YVO4 結晶を使用した、1525 nm のコンパクトで効率的な Q スイッチ アイセーフ レーザーです。Optics Express、17(6)、4330-4335。
Gong, G.、Chen, Y.、Lin, Y.、Huang, J.、Gong, X.、Luo, Z.、および Huang, Y. (2016)。有望な155μmレーザー利得媒質としてのEr:Yb:KGd(PO3)_4結晶の成長と分光特性。光学材料エクスプレス、6、3518-3526。
ヴィソキフ、DK、バザクツァ、A.、ドロフィーンコ、AV、およびブトフ、O. (2023)。ファイバー増幅器およびレーザー用の Er/Yb 利得媒体の実験ベースのモデル。アメリカ光学学会誌 B.
Lera, R.、Valle-Brozas, F.、Torres-Peiro, S.、Ruiz-de-la-Cruz, A.、Galán, M.、Bellido, P.、Simetz, M.、Benlloch, J.、 & ロゾ、L. (2016)。ダイオード側励起 QCW Nd:YAG レーザーのゲイン プロファイルと性能のシミュレーション。応用光学、55(33)、9573-9576。
Zhang, H.、Chen, X.、Wang, Q.、Zhang, X.、Chang, J.、Gao, L.、Shen, H.、Cong, Z.、Liu, Z.、Tao, X.、 & リー、P. (2013)。1442.8 nmで動作する高効率Nd:YAGセラミックアイセーフレーザー。光学レターズ、38(16)、3075-3077。
DB コイル、R. ケイ、P. Stysley、D. ポリオス (2004)。宇宙ベースの植生地形高度測定用の、効率的で信頼性が高く長寿命のダイオード励起 Nd:YAG レーザーです。応用光学、43(27)、5236-5242。
Zhu, HY、Xu, CW、Zhang, J.、Tang, D.、Luo, D.、および Duan, Y. (2013)。946 nm の高効率連続波 Nd:YAG セラミック レーザー。レーザー物理学レター、10.
免責事項:
- 私たちは、教育と情報共有の促進を目的として、私たちのウェブサイトに表示される画像の一部がインターネットおよびウィキペディアから収集されたものであることをここに宣言します。私たちはすべてのクリエイターの知的財産権を尊重します。これらの画像の使用は、営利を目的としたものではありません。
- 使用されているコンテンツが著作権を侵害していると思われる場合は、当社までご連絡ください。当社は、知的財産法および規制を確実に遵守するために、画像の削除や適切な帰属の提示などの適切な措置を喜んで講じます。私たちの目標は、コンテンツが豊富で公平で、他者の知的財産権を尊重するプラットフォームを維持することです。
- 次のメールアドレスまでご連絡ください。sales@lumispot.cn。当社は通知を受け取ったら直ちに行動を起こすことを約束し、そのような問題の解決に 100% 協力することを保証します。
目次：
- 1. レーザー利得媒体とは何ですか?
- 2.通常のゲイン媒体は何ですか?
- 3.nd、er、ybの違い
- 4.なぜNd:Yagを利得媒質として選んだのか
- 5.参考文献リスト（参考文献）
レーザー ソリューションについてサポートが必要ですか?
投稿日時: 2024 年 3 月 13 日