Maak kennis met de "ziel" van solid-state lasers.

Maak kennis met de "ziel" van solid-state lasers.

Hoofdstroomvastestoflasermaterialen

De kern van elke laser is de laserwerkingsstof, en de werkingsstof van een vaste stof.laserHet materiaal is in essentie vast. De meeste vastestoflasermedia bestaan ​​uit kristalmatrices en gedoteerde atomen of ionen met laseractiviteit, terwijl amorfe (glas)matrices relatief zeldzaam zijn. De nieuwste ontwikkelingen in de keramische productietechnologie zullen naar verwachting het toepassingsgebied van goedkope en hoogwaardige lasermaterialen aanzienlijk vergroten. Deze materialen kunnen bovendien in veel grotere afmetingen worden geproduceerd dan kristalmaterialen.

Kernmaterialen die veelvuldig worden gebruikt in vastestoflasers

Robijn: De chemische samenstelling is chroomgedoteerd aluminiumoxide (Cr:Al₂O₃). Kunstmatige robijnen hebben een vergelijkbare chemische samenstelling als robijnen van edelsteenkwaliteit, maar ze zijn van een hogere zuiverheid en kwaliteit. Ze hebben een roze kleur en een laser golflengte van 694,3 nanometer.

2. Neodymium-gedoteerd yttriumaluminiumgranaat (Nd:YAG): Dit kunstmatige kristal met een laser golflengte van 1064 nanometer behoort tot het nabij-infrarood licht en is volledig onzichtbaar en schadelijk voor de ogen. Nd:YAG is momenteel het meest gebruikte vastestoflasermateriaal, ruimschoots meer dan robijn. De belangrijkste reden hiervoor is dat de laserdrempel lager ligt en dat er bij dezelfde ingangsenergie een hogere outputenergie kan worden bereikt.

3. Neodymium-gedoteerd yttriumvanadaat (Nd:YVO₄) Vaak simpelweg "vanadaat" genoemd, is het uitgegroeid tot het voorkeursmateriaal voor diodepomp-vastestoflasers met een laag tot gemiddeld vermogen (tot enkele watts) vanwege de grote doorsnede voor gestimuleerde emissie, de lage laser-drempel en de gepolariseerde uitgangskarakteristieken. De werkingsgolflengten zijn 1064 nanometer en 1340 nanometer, en na frequentieverdubbeling kunnen lasers met golflengten van 532 nanometer en 670 nanometer worden geproduceerd.

4. Neodymium-gedoteerd glas (Nd:Glas): Door amorf glas als matrix te gebruiken, zijn de lasereigenschappen vergelijkbaar met die van Nd:YAG. Het grootste nadeel is de relatief lage thermische geleidbaarheid, slechts 1/10 van die van een kristal, waardoor het moeilijk te koelen is bij toepassingen met hoog vermogen. Het voordeel is echter dat er lasermedia met een diameter van meer dan 30 centimeter van gemaakt kunnen worden, waardoor de energiedichtheid effectief kan worden geregeld en schade aan optische componenten op kilojoule-niveau wordt voorkomen.gepulseerde laseren met relatief lage kosten.

Andere belangrijke materialen voor vastestoflasers zijn erbiumgedoteerde materialen, waaronder erbiumgedoteerd yttriumaluminiumgranaat (Er:YAG, uitgangsgolflengte 2940 nanometer) en erbiumgedoteerd glas (Er:Glas, uitgangsgolflengte 1540 nanometer). Ook zijn er holmiumgedoteerde materialen, waaronder holmiumgedoteerd yttriumaluminiumgranaat (Ho:YAG), holmiumgedoteerd lithiumyttriumfluoride (Ho:YLF) en holmiumgedoteerd glas (Ho:Glas, uitgangsgolflengte 2000 tot 2100 nanometer). Thulium-gedoteerde materialen: waaronder thulium-gedoteerd yttriumaluminiumgranaat (Tm:YAG), thulium-gedoteerd lutetiumaluminiumgranaat (Tm:LuAG) en thulium-holmium-geco-doteerd lithiumyttriumfluoride (Tm,Ho:YLF, uitgangsgolflengte 2000 tot 2030 nanometer). Ytterbium-gedoteerde materialen: zoals ytterbium-gedoteerd kaliumgadoliniumwolframaat (Yb:KGW, uitgangsgolflengte 1025 tot 1045 nanometer). Alexandriet (uitgangsgolflengte 655 tot 815 nanometer). Titaan-gedoteerd saffier (Ti:Saffier, uitgangsgolflengte 840 tot 1100 nanometer).