اشترك في وسائل التواصل الاجتماعي الخاصة بنا للحصول على منشورات سريعة
ما هو وسط كسب الليزر؟
وسط كسب الليزر هو مادة تُضخّم الضوء بالانبعاث المُحفّز. عندما تُثار ذرات أو جزيئات الوسط إلى مستويات طاقة أعلى، يُمكنها إصدار فوتونات بطول موجي مُحدّد عند العودة إلى مستوى طاقة أقل. تُضخّم هذه العملية الضوء المار عبر الوسط، وهو أمر أساسي لتشغيل الليزر.
[مدونة ذات صلة:المكونات الرئيسية لليزر]
ما هو متوسط الربح المعتاد؟
يمكن أن يكون وسط الكسب متنوعًا، بما في ذلكالغازات, السوائل (الأصباغ), المواد الصلبة(بلورات أو زجاج مضاف إليه أيونات معادن أرضية نادرة أو أيونات معادن انتقالية)، وأشباه الموصلات.ليزرات الحالة الصلبةعلى سبيل المثال، غالبًا ما تُستخدم بلورات مثل Nd:YAG (عقيق اليتريوم والألومنيوم المضاف إليه النيوديميوم) أو الزجاج المضاف إليه عناصر أرضية نادرة. تستخدم ليزرات الصبغة أصباغًا عضوية مذابة في مذيبات، بينما تستخدم ليزرات الغاز الغازات أو مخاليط الغازات.
قضبان الليزر (من اليسار إلى اليمين): الياقوت، الكسندريت، Er:YAG، Nd:YAG
الاختلافات بين Nd (نيوديميوم)، وEr (إربيوم)، وYb (إتربيوم) كأوساط كسب
ترتبط هذه الاختلافات في المقام الأول بأطوال موجات الانبعاث، وآليات نقل الطاقة، والتطبيقات، وخاصة في سياق مواد الليزر المخدرة.
أطوال موجات الانبعاث:
- Erbium: ينبعث الإربيوم عادة عند 1.55 ميكرومتر، وهو في المنطقة الآمنة للعين ومفيد للغاية لتطبيقات الاتصالات بسبب خسارته المنخفضة في الألياف البصرية (Gong et al.، 2016).
- Yb: يُصدر الإيتربيوم عادةً طاقةً تتراوح بين 1.0 و1.1 ميكرومتر، مما يجعله مناسبًا لمجموعة واسعة من التطبيقات، بما في ذلك الليزر عالي القدرة والمضخمات. يُستخدم الإيتربيوم غالبًا كمحسّس للإيروجين لتعزيز كفاءة الأجهزة المُشبّعة بالإيروجين عن طريق نقل الطاقة من الإيتربيوم إلى الإيروجين.
- Nd: المواد المُشَبَّعة بالنيوديميوم تُصدر عادةً حوالي 1.06 ميكرومتر. على سبيل المثال، يتميز Nd:YAG بكفاءته العالية، ويُستخدم على نطاق واسع في الليزر الصناعي والطبي (Y. Chang et al., 2009).
آليات نقل الطاقة:
- التطعيم المشترك بالإيروديوم والإيربيوم: يُعدّ التطعيم المشترك بالإيروديوم والإيربيوم في وسط مُضيف مفيدًا لتعزيز الانبعاث في نطاق 1.5-1.6 ميكرومتر. يعمل الإيربيوم كمُحسِّس فعال للإيروديوم عن طريق امتصاص ضوء المضخة ونقل الطاقة إلى أيونات الإيردونيوم، مما يؤدي إلى تضخيم الانبعاث في نطاق الاتصالات. يُعدّ نقل الطاقة هذا ضروريًا لتشغيل مُضخِّمات الألياف المُشَبَّعة بالإيروديوم (EDFA) (DK Vysokikh et al., 2023).
- Nd: لا يتطلب Nd عادةً مُحسِّسًا مثل Yb في الأنظمة المُشَبَّعة بالإيروديوم. تنبع كفاءة Nd من امتصاصه المباشر لضوء المضخة وانبعاثه اللاحق، مما يجعله وسيطًا فعالًا وسهل الاستخدام لكسب الليزر.
التطبيقات:
-إر:يُستخدم بشكل أساسي في الاتصالات السلكية واللاسلكية نظرًا لانبعاثه عند 1.55 ميكرومتر، وهو ما يتوافق مع الحد الأدنى لنافذة الخسارة في الألياف الضوئية السيليكاية. تُعد وسائط الكسب المُشَوَّبَة بالإيروديوم أساسيةً للمضخمات الضوئية والليزر في أنظمة الاتصالات بالألياف الضوئية طويلة المدى.
- ي ب:تُستخدم غالبًا في تطبيقات الطاقة العالية نظرًا لبنيتها الإلكترونية البسيطة نسبيًا، والتي تتيح ضخًا فعالًا للثنائيات وإنتاج طاقة عالية. كما تُستخدم المواد المُشبّعة باليود (Yb) لتحسين أداء الأنظمة المُشبّعة باليود (Er).
- اختصار الثانيمناسب لمجموعة واسعة من التطبيقات، من القطع واللحام الصناعي إلى الليزر الطبي. يتميز ليزر Nd:YAG بكفاءته وقوته وتعدد استخداماته.
لماذا اخترنا Nd:YAG كوسيلة للكسب في ليزر DPSS؟
ليزر DPSS هو نوع من الليزر يستخدم وسط كسب الحالة الصلبة (مثل Nd:YAG) يُضخ بواسطة ثنائي ليزر شبه موصل. تتيح هذه التقنية إنتاج ليزرات مدمجة وفعالة قادرة على إنتاج أشعة عالية الجودة في طيف الأشعة المرئية إلى الأشعة تحت الحمراء. للحصول على مقال مفصل، يمكنك البحث في قواعد البيانات العلمية أو دور النشر المرموقة للحصول على مراجعات شاملة حول تقنية ليزر DPSS.
[المنتج ذو الصلة:ليزر الحالة الصلبة المضخوخ بالديود]
غالبًا ما يتم استخدام Nd:YAG كوسيلة مكسب في وحدات الليزر المضخوخة بأشباه الموصلات لعدة أسباب، كما أبرزتها دراسات مختلفة:
1. كفاءة عالية وناتج طاقة عاليأظهر تصميم ومحاكاة وحدة ليزر Nd:YAG مضخوخة جانبيًا بالديود كفاءةً عاليةً، حيث يوفر ليزر Nd:YAG المضخوخ جانبيًا بالديود طاقةً متوسطةً قصوى تبلغ 220 واط مع الحفاظ على طاقة ثابتة لكل نبضة ضمن نطاق ترددي واسع. وهذا يدل على الكفاءة العالية وإمكانية إنتاج طاقة عالية من ليزرات Nd:YAG عند ضخها بالديودات (Lera et al., 2016).
2. المرونة التشغيلية والموثوقيةأثبتت سيراميكات Nd:YAG كفاءةً عاليةً في مختلف الأطوال الموجية، بما فيها الأطوال الموجية الآمنة للعين، مع كفاءة بصرية عالية. وهذا يُظهر تنوع استخدامات Nd:YAG وموثوقيته كوسط كسب في تطبيقات الليزر المختلفة (تشانغ وآخرون، ٢٠١٣).
3. طول العمر وجودة الشعاعأكدت الأبحاث التي أُجريت على ليزر Nd:YAG عالي الكفاءة، مُضخّم بالديود، طول عمره وأدائه الثابت، مما يُشير إلى ملاءمته للتطبيقات التي تتطلب مصادر ليزر متينة وموثوقة. أفادت الدراسة بإطالة مدة تشغيله بأكثر من 4.8 × 10^9 طلقة دون أي ضرر بصري، مع الحفاظ على جودة شعاع ممتازة (كويل وآخرون، 2004).
4. تشغيل الموجة المستمرة بكفاءة عالية:أثبتت الدراسات كفاءة تشغيل ليزرات Nd:YAG عالية في الموجة المستمرة (CW)، مما يُبرز فاعليتها كوسط كسب في أنظمة الليزر المُضخَّمة بالثنائيات. ويشمل ذلك تحقيق كفاءات تحويل ضوئي عالية وكفاءة انحدار عالية، مما يُؤكد مُلاءمة Nd:YAG لتطبيقات الليزر عالية الكفاءة (Zhu et al., 2013).
إن الجمع بين الكفاءة العالية وناتج الطاقة والمرونة التشغيلية والموثوقية وطول العمر وجودة الشعاع الممتازة يجعل من Nd:YAG وسط مكسب مفضل في وحدات الليزر المضخوخة بأشباه الموصلات لمجموعة واسعة من التطبيقات.
مرجع
تشانغ، ي.، سو، ك.، تشانغ، هـ.، وتشن، ي. (2009). ليزر مدمج وفعال وآمن للعين بتقنية التبديل الكمي عند طول موجي 1525 نانومتر، مع بلورة Nd:YVO4 ثنائية النهاية مرتبطة بالانتشار كوسط ذاتي رامان. مجلة أوبتكس إكسبريس، 17(6)، 4330-4335.
غونغ، ج.، تشين، ي.، لين، ي.، هوانغ، ي.، غونغ، س.، لو، ز.، وهوانغ، ي. (2016). نمو وخصائص طيفية لبلورة Er:Yb:KGd(PO3)_4 كوسيط واعد لكسب الليزر 155 ميكرومتر. مجلة المواد البصرية السريعة، 6، 3518-3526.
فيسوكيخ، د.ك.، بازاكوتسا، أ.، دوروفينكو، أ.ف.، وبوتوف، أ. (2023). نموذج تجريبي لوسط كسب الإيرلين/اليود لمضخمات الألياف والليزر. مجلة الجمعية البصرية الأمريكية.
Lera, R., Valle-Brozas, F., Torres-Peiró, S., Ruiz-de-la-Cruz, A., Galán, M., Bellido, P., Seimetz, M., Benlloch, J., & Roso, L. (2016). محاكاة لملف الكسب وأداء ليزر QCW Nd:YAG الذي يتم ضخه جانبيًا. البصريات التطبيقية، 55(33)، 9573-9576.
تشانغ، هـ.، تشين، كس.، وانغ، كيو.، تشانغ، كس.، تشانغ، ج.، غاو، ل.، شين، هـ.، كونغ، ز.، ليو، ز.، تاو، كس.، ولي، ب. (2013). ليزر سيراميك Nd:YAG عالي الكفاءة وآمن للعين يعمل عند طول موجة 1442.8 نانومتر. رسائل البصريات، 38(16)، 3075-3077.
كويل، دي بي، كاي، ر.، ستايسلي، ب.، وبوليوس، د. (2004). ليزر Nd:YAG عالي الكفاءة والموثوقية وطويل العمر، مضخوخ بالديود، لقياس الارتفاع الطوبوغرافي للنباتات الفضائية. البصريات التطبيقية، 43(27)، 5236-5242.
تشو، إتش واي، شو، سي دبليو، تشانغ، جيه، تانغ، دي، لوه، دي، ودوان، واي (2013). ليزرات سيراميك Nd:YAG عالية الكفاءة ذات الموجة المستمرة عند طول موجة 946 نانومتر. رسائل فيزياء الليزر، 10.
تنصل:
- نُعلن بموجب هذا أن بعض الصور المعروضة على موقعنا الإلكتروني مُجمّعة من الإنترنت وويكيبيديا، بهدف تعزيز التعليم وتبادل المعلومات. نحترم حقوق الملكية الفكرية لجميع المبدعين، ولا يُقصد استخدام هذه الصور لأغراض تجارية.
- إذا كنت تعتقد أن أيًا من المحتوى المستخدم ينتهك حقوق الطبع والنشر الخاصة بك، يُرجى التواصل معنا. نحن على أتم الاستعداد لاتخاذ الإجراءات المناسبة، بما في ذلك إزالة الصور أو ذكر المصدر بشكل صحيح، لضمان الامتثال لقوانين ولوائح الملكية الفكرية. هدفنا هو الحفاظ على منصة غنية بالمحتوى، وعادلة، وتحترم حقوق الملكية الفكرية للآخرين.
- يرجى الاتصال بنا على عنوان البريد الإلكتروني التالي:sales@lumispot.cnنحن نلتزم باتخاذ إجراءات فورية عند تلقي أي إشعار ونضمن التعاون بنسبة 100٪ في حل أي من هذه المشكلات.
جدول المحتويات:
- 1. ما هو وسط كسب الليزر؟
- 2.ما هو متوسط الكسب المعتاد؟
- 3.الفرق بين nd وer وyb
- 4. لماذا اخترنا Nd:Yag كوسيلة للكسب؟
- 5. قائمة المراجع (قراءات إضافية)
هل تحتاج إلى بعض المساعدة مع حل الليزر؟
وقت النشر: ١٣ مارس ٢٠٢٤