Esittelyssä kiinteän olomuodon lasereiden "sielu"

Esittelyssä kiinteän olomuodon lasereiden "sielu"

Valtavirtakiinteän olomuodon lasermateriaalit

Minkä tahansa laserin ydin on laserin työaine, ja kiinteän olomuodon työainelaseron olennaisesti kiinteä. Useimmat kiinteän olomuodon lasermateriaalit koostuvat kidematriiseista ja seostetuista atomeista tai ioneista, joilla on laseraktiivisuutta, kun taas amorfiset (lasi)matriisit ovat suhteellisen harvinaisia. Keraamisten valmistustekniikoiden uusimman kehityksen odotetaan laajentavan merkittävästi edullisten ja korkealaatuisten lasermateriaalien käyttöalueita, sillä niitä voidaan valmistaa paljon suuremmissa kokoluokissa kuin kidemateriaaleja.

Yleisesti käytetyt kiinteän olomuodon lasermateriaalit

Rubiini: Sen kemiallinen koostumus on kromilla seostettu alumiinioksidi (Cr:Al₂O₃). Keinotekoisilla rubiineilla on samanlainen kemiallinen koostumus kuin jalokivilaatuisilla rubiineilla, mutta ne ovat puhtaampia ja laadukkaampia. Ne näyttävät vaaleanpunaisilta ja niiden laserin aallonpituus on 694,3 nanometriä.

2. Neodyymillä seostettu yttriumalumiinigranaatti (Nd:YAG): Keinotekoinen kide, jonka laserin aallonpituus on 1064 nanometriä, kuuluu lähi-infrapuna-alueeseen ja on täysin näkymätön ja vaarallinen silmille. Nd:YAG on tällä hetkellä yleisimmin käytetty kiinteän olomuodon lasermateriaali, joka ylittää reilusti rubiinin. Keskeinen syy on se, että sen laserkynnys on matalampi ja se voi saavuttaa suuremman lähtöenergian samalla syöttöenergialla.

3. Neodyymillä seostettu yttriumvanadaatti (Nd:YVO₄) Usein yksinkertaisesti "vanadaatiksi" kutsutusta materiaalista on tullut ensisijainen materiaali pienitehoisille ja keskitehoisille (jopa useita watteja) diodipumpatuille kiinteän olomuodon lasereille suuren stimuloidun emission poikkileikkauksensa, alhaisen laserkynnyksensä ja polarisoitujen lähtöominaisuuksiensa ansiosta. Toiminta-aallonpituudet ovat 1064 nanometriä ja 1340 nanometriä, ja taajuuden kaksinkertaistamisen jälkeen se voi tuottaa lasereita, joiden aallonpituudet ovat 532 nanometriä ja 670 nanometriä.

4. Neodyymillä seostettu lasi (Nd:Glass): Käyttämällä amorfista lasia matriisina sen laserominaisuudet ovat samankaltaiset kuin Nd:YAG:lla. Sen keskeinen haittapuoli on suhteellisen alhainen lämmönjohtavuus, vain 1/10 kiteen lämmönjohtavuudesta, mikä vaikeuttaa jäähdytystä suuritehoisissa sovelluksissa. Sen etuna on kuitenkin se, että siitä voidaan valmistaa lasermediaa, jonka halkaisija on yli 30 senttimetriä, mikä tehokkaasti kontrolloi energiatiheyttä ja estää optisten komponenttien vaurioitumisen kilojouletasolla.pulssilaserja suhteellisen alhaiset kustannukset.

Muita tärkeitä kiinteän olomuodon lasermateriaaleja, erbiumilla seostettuja materiaaleja: mukaan lukien erbiumilla seostettu yttriumalumiinigranaatti (Er:YAG, lähtöaallonpituus 2940 nanometriä) ja erbiumilla seostettu lasi (Er:Glass, lähtöaallonpituus 1540 nanometriä). Holmiumilla seostetut materiaalit: mukaan lukien holmiumilla seostettu yttriumalumiinigranaatti (Ho:YAG), holmiumilla seostettu litiumyttriumfluoridi (Ho:YLF) ja holmiumilla seostettu lasi (Ho:lasi, lähtöaallonpituus 2000–2100 nanometriä). Tuliumilla seostetut materiaalit: mukaan lukien tuliumilla seostettu yttriumalumiinigranaatti (Tm:YAG), tuliumilla seostettu lutetiumalumiinigranaatti (Tm:LuAG) ja tuliumilla ja holmiumilla ko-dopattu litiumyttriumfluoridi (Tm,Ho:YLF, lähtöaallonpituus 2000–2030 nanometriä). Ytterbiumilla seostetut materiaalit: kuten ytterbiumilla seostettu kaliumgadoliniumvolframaatti (Yb:KGW, lähtöaallonpituus 1025–1045 nanometriä). Aleksandriitti (lähtöaallonpituus 655–815 nanometriä). Titaanilla seostettu safiiri (Ti:Sapphire, lähtöaallonpituus 840–1100 nanometriä).