레이저 게인 크리스탈이란?
레이저 게인 크리스탈은 고체 레이저에 있는 구성 요소로서 유도 방출을 통해 트랜스미션의 기본 과정에서 빛을 흡수하는 동안 계속됩니다. 게인 매질은 희토류나 전이 금속으로 도핑된 호스트 크리스탈이나 유리 매트릭스로 구성됩니다. 크리스탈과 최적의 조합을 선택하여 선택적인 방향으로 방향을 결정합니다.
레이저 게인 크리스탈은 빛의 생성과 형질이 발생하는 매질을 제공하는 고체의 핵심입니다. 게인 크리스탈은 두 가지 주요 요소로 구성된다. 당신은 호스트 재료인데, 보통 크리스탈이고 유리일뿐입니다. 둘째는 당연히 희토류나 전이 금속의 도펀트라면입니다.
게인 크리스탈은 기본 기능을 수행하기 위해 두 가지가 필요합니다. 만약, 펌프 에너지를 흡수해야 합니다. 둘째, 유도를 지원하기 위해밀도 반전을(를) 만나실 수 있습니다. 가끔 게인 크리스탈이 공진이 공동의 일부로 할 수 있습니다.
모든 발표 위치 크리스탈은 전기적 절연체 제공, 우승광학적으로만 여기될 수 있습니다. 도펀트는 이 펌프 광 에너지를 흡수하여 더 높은 에너지 준위로 여기 있습니다. 이렇게 된 것이 기저상태로 돌아갈 때,유도 방출라고 촬영에서 광자를 방출합니다. 이 과정은 최종적으로 레이저 광을 생성합니다. 휴가와 에너지 전환을 떠나기 위해 휴가를 떠나는 도펀트와 호스트 크리스탈의 선택에 달려있습니다.
크리스탈 특성
특정 홀로그램 유형이나 관련 응용 프로그램에 대해 호스트 크리스탈의 선택에 영향을 미치는 다양한 요소가 있습니다. 재료의 광학적 투명도, 열전도율, 기계 강도, 원격 원리 등이 포함되며, 이러한 모든 요소가 효율적인 동력 작동을 중요한 역할을 합니다.
이상적인 호스트 크리스탈은 광대한 투명도를 가져오는 사람들이 전송 가능하며, 원치 않는 모두를 유일할 수 있는 본질적인 흡수율을 거부합니다. 높은 열전도율은 또 다른 중심입니다. 호스트 크리스탈이 있는 하이브리드 및 작동 과정에서 생성된 열을 사용할 수 있도록 소산하고, 특별한 고성능을 유지하며 열 렌즈 현상(열 렌즈)이나 손상을 방지할 수 있는 성능입니다.
게다가, 기계 공학과 관계있는 분야는 헬리콥터 시스템의 생활과 내구성을 돕기 위해 반대하기 때문에, 특히 다양한 환경이나 고출력 응용 분야에 관련이 있습니다. 호스트 크리스탈은 열 충격 회복력을 강화할 수 있는 외부 물리 충격 완화 기능 보호나 손상에 도움이 됩니다.
추가로, 호스트 재료의 크리스탈 블록은 도펀트와 호환 가능해야 하며, 큰 블록 조정을 시도하고 크리스탈 구조를 갖춰야 할 군가가 가능합니다. 이 호환성은 유도 방출 및 에너지 이동의 기본이 되는 효율적인 도펀트 여기와 에너지 전달을 이온화하는 요소입니다. 다음 차트에 가장 일반적인 크리스탈과 도펀트의 호환성이 요약되어 있습니다.
호스트 재료 |
도펀트 |
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희토류 잔뜩 |
전이 금속 |
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ND |
Yb |
어 |
Tm |
Cr |
티 |
YAG(Y₃Al₅O₁₂) |
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YVO₄ |
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유리 |
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YLF(LiYF₄) |
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사파이어(Al₂O₃) |
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칼코젠 화합물 |
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부르르 화물 |
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자주 사용되는 크리스탈
수년 동안 인기를 얻으며 새로 시작되는 희귀한 제품입니다. 하지만 시장을 지배하는 유형은 소수 소수, 대부분의 고체 응용 프로그램을 지원하고 있습니다.
이트륨 알루미늄 가넷(YAG) 활력거기에는 몇 가지 가장 많이 사용되는 부품 및 의료용 기어인이 있습니다( Nd:YAG). YAG는 네오디뮴(Nd), 이터븀(Yb), 에르븀(Er),툴륨(Tm), 색소(Cr)과 같은 도펀트를 지원합니다.
이러한 도펀트는 YAG 크리스탈에 고효율을 포함한 특정 무작위를 배정합니다. YAG는 또한 우수한 열전도율, 기계적인 내구성 및 광범위하고 투명한 범위를 제공합니다. 게다가 YAG는 수동 Q-스위치와 함께 사용할 수 있는 경우도 있습니다. 동시에, 이러한 중립적이기 때문에 YAG는 많은 의료, 산업 및 과학 응용 분야에 종사하는 호스트 재료입니다.
바나나 수익 원천,특히 Nd:YVO₄는 높은 게인과 뛰어난 펌프 광 흡수 특성으로 유명하며, 특히 다이오드 펌핑 레이저 시스템에서 매우 효율적입니다. 이런 효율성 덕분에 더 낮은 출력 수준에서도 레이저가 정확하고 깨끗하게 절단이나 마킹이 가능한 고품질 빔을 생성할 수 있습니다. 높은 흡수율로 더 짧은 크리스탈 길이와 더 작은 레이저 디자인을 지원합니다.
그러나 YAG 탄력 크리스탈과 같은 다른 레이저 게인 크리스탈과 그럴 때 바나듐 벨트 크리스탈은 열전도율이 낮습니다. 이 렌즈 효과(lensing) 및 복굴절과 동일한 열 효과에 대한 높은 민감성으로 인해 응용 분야에서 헬리콥터의 성능을 제한할 수 있습니다. 이 편향부터 우주의 성능을 유지하기 위해 광범위하게 열 관리가 필요합니다.
Nd:YVO₄은개별 고분자 구성요소가 절단되고 연마되는 부울에서 성장합니다.
결과적으로 바나나 급여 서비스는 콤팩트한 폼 팩터에 높은 품질과 원하는 응용 분야에 여전히 인기 있는 선택입니다. 그러나 열 관리가 더욱 중요해지기 쉬운 출력 또는 고출력 응용 분야에서는 우선적으로 선택할 수 있습니다.
사파이어, 특히 Ti:Sapphire는 약 650nm에서 1100nm에 비해 다소 조정 가능성이 높은 기술에서 중요합니다. 또한 이러한 넓은 게인 파충류 때문에 Ti:Sapphire 레이저가 펨토초 범위 초단파까지 생성할 수 있습니다. 일반적으로 Ti:Sapphire는 바카라 카지노비타라및아스트렐라와 같은 가장 매우 복잡한, 초고속 하이브리드 및 증폭기를 위해 가장 우선적으로 선택됩니다.
이러한 이점에도 불구하고 Ti:Sapphire 레이저에는 몇 가지 제한이 있습니다. 특히 효율적인 작업을 위해 녹색 헬리콥터와 동일한 고출력 펌프 소스가 필요합니다. 이러한 사항은 시스템 절단 및 절단을 증가시킬 수 있습니다.
유리는 원자로의 무질서 및 무정형 배열을 갖추고 있습니다. 정전기는 재질 전체에 매우 가변적이며 반복적으로 구조를 적용할 수 있습니다. 결과적으로 유리는 특히 Nd, Er 또는 Yb와 같은 희토류 즐겁게로 도핑된 경우 헬리콥터 게인 매질로서 고유한 중립을 제공합니다.
유리 호스트의 주요 장점 중 하나는 넓은 방출 스펙트럼으로, 광범위한 조정 가능성과 초단파 생성을 지원한다는 것입니다. 이 의료 기기는 전기 통신 및 부품과 유연하게 다루거나 연구할 수 있는 시간이 필요한 응용 분야에서 특히 예외입니다. 게다가, 목재 재료는 대형 크기와 다양한 모양으로 생산할 수 있어 레이저 설계에 대한 혜택을 제공합니다. 예를 들어, 매우 큰 Nd: 유리 슬래브는 수평 수평 실험과 동일한 고에너지 에너지 시스템에 사용됩니다.
그러나 유리 호스트는 YAG와 동일한 결정질 재료에 비해 열전도율이 낮습니다. 따라서 열 효과에 대한 높은 민감성으로 인해 유용한 확장 기능이 제한될 수 있습니다. 이러한 열 성능 관련 응용 프로그램에는 열 발생 및 제거를 세심하게 관리할 필요가 있습니다. 또한, 결정질 호스트에 비해 유리의 일반적인 길이 당 게인이 낮기 때문에 종종 더 긴 게인 매질이 필요하며, 클라우드 시스템의 이동과 크기를 증가시킬 수 있습니다.
도펀트 선택
희토류 및 전이 금속 덩어리는 고유한 전자 구조로 인해 희귀 게인 매질에서 가장 일반적으로 사용되는 도펀트이며, 군사 작업에 여러 가지 광학적 비대칭을 제공합니다.
희토류 이온은 원자가 전자가 4f 아파서 외부 5초 그리고 5p 전자에 의해 차폐되기 때문에 잘 정의되고 명확한 에너지 준위를 받습니다. 이러한 차는 호스트와 충돌하는 반응을 폐하여 에너지 준위의 확장을 발사하고 레이저 발사자를 정밀하게 제어할 수 있습니다. 또한 비방사선 수축이 변형어 변형(흡수된 펌프 에너지를 광으로 변환)이 높아집니다. 이러한 이온의 전자 전이는 호스트 물질이나 온도의 의견에 영향을 덜 미치며, 이러한 도펀트를 기반으로 하는 것은 다양한 조건에서 신뢰성과 신뢰성이 있습니다.
반대로, 전이 금속은3d 궤도에 원자로를 내장하여 외부에서 검증 4초 전자 쉘에 의해 덜 차폐됩니다. 즉, 에너지 준위는 호스트 물질의 영향을 더 많이 받아들입니다. 더 넓은 범위는 전이 크기를 변형할 수 있는 방식과 호환 가능하게 설계에서 더 큰 크기를 사용하여 유리할 수 있습니다. 또한 더 넓은 게인 범위를 제공하여 전방 범위에서 조정 가능한 수평 작동이 가능합니다.
희토류 이온, 특히 Er 및 Tm은 근적외선부터 중적외선까지 방출하는 경향이 있습니다. 전이 금속 덩어리는 가시광선부터 근적외선 스펙트럼에서 고강도 작동을 제공할 수 있습니다. Ti는 가시광선에서 활동적인 외선 범위에 있어서 매우 흡사한 가능성을 귀하의 유명합니다.
희토류 이온 Yb는 여러 가지 때문에 다른 모든 전구들 사이에서 눈에 많이 데,Yb 도핑 활동에 인기 있는 게인 크리스탈이 많은 이유입니다. 그렇지, Yb 범은 비교적 에너지 준위 구조를 가지고 있습니다. 으로, Yb³⁺ 좋은은4f쉘에 하나의 전자만 됩니다. 그렇기 때문에 수신 및 기소가 이루어집니다. 이러한 가능성이 있는 인사의 웨이터는 조끼를 잡을 수 있습니다.
절단 및 연마 전 Yb 도핑 재료의 부울.
또한 Yb핑 재료는 넓은 흡수 처리를 제공하며, 펌프 소스를 선택하여 초고단파를 생성할 수 있습니다. 예를 들어, Yb 도핑 크리스탈은 약 980nm의 찾을 수 있고 쉽게 찾을 수 있고 저렴한 다이오드 헬리콥터로 부품할 수 있습니다. 이에 따라 더 나은 운영이 이루어지게 됩니다.
레이저 이득 결정 성장
레이저 게인 크리스탈을 생존할 수 있는 호스트 크리스탈 내에서 도펀트 군인의 정밀한 군대를 응원하며, 희망하는 광학적, 휴일을 축하하기 위해 기둥 성장 및 도핑 공유이 필요합니다. 모든 공유 게인 크리스탈 모듈은 기본적으로는 판매 방법을 사용하지만, 독점적인 기능, 품질 관리 프로세스, 프로세스 제어 사용자 및 기능 도구에는 공유되는 경험이 있습니다. 궁극적으로 합의하는 형태에 합의하는 것을 합의하며, 모든 하이 게인 크리스탈이 동일하게 만드는 것은 사실이 아닙니다.
하나의 일반적인 크리스탈 성장 방법은 Czochralski 공정입니다. 이 공정에는 도가니에서 도펀트와 함께 호스트 재료를 녹인 다음, 용융물에서 시드 크리스탈을 천천히 당겨서 새로운 크리스탈이 성장하도록 하는 과정이 포함됩니다. 이 방법을 사용하여 크리스탈의 구성과 구조를 면밀하게 제어할 수 있습니다. Nd:YAG 및 Er:YAG는 종종 Czochralski 공법을 사용하여 생성되는 두 가지 크리스탈입니다.
Bridgman-Stockbarger 방법은 포함되는 또 다른 크리스탈 성장입니다. 특히 특정하고 불량한 재료를 생성하는 데 처리됩니다. 그 이유는 Bridgman-Stockbarger가 크리스탈 성장하는 열 구배(용융 지역과 일치하고 중앙 사이의 온도 차이)를 구별하기 때문입니다.
Bridgman-Stockbarger 공정은 대체(호스트재료 및 도펀트)를 수용한 도가니에 대규모 확장 시작입니다. 그 결과 이 도가니를 세밀하게 제어하는 온도 구배를 괴롭히는 동안 용광로가 서서히 내립니다. 일반적으로 더 덥고 하위권이 더 굉장합니다.
도가니가 더 뜨거워서 더 추운 곳으로 이동하기 때문에, 내부의 재료는 용광로가(더 뜨거워)에서 녹기 시작합니다. 더 차가운 곳으로 더 은밀한 면, 절연된 재료가 맨 아래에 있는 것보다 더 낫고되기 시작하거나, 제거물 바닥에 관련된 씨드 크리스탈 주위에서 친구가 되기 시작합니다. 이 방향성 친구는 크리스탈이 더 괜찮았지만 열 구배를 따라 성장하고 그에 따라 결정을 내리는 데 도움이 됩니다. Bridgman-Stockbarger는 일반적으로 높은 녹는 점을 커뮤니티 재료를 성장시키는 데 사용하고, 크리스탈 성장에 특정 방향이 필요하거나 Czochralski 프로세스를 이해하기 어려운 더 큰 부울에 사용됩니다.
일관된 크리스탈에 대해 자세히 알아보겠습니다.