Ytterbium Léngen Laser: den Apparat, de Betribssystemer Prinzip, Muecht, Produktioun, benotzen

Léngen lasers sinn kompakt a laang halen, korrekt, an einfach ze luucht entschlof Hëtzt. Si kommen an verschidden Typen an dass vill mat lasers vun aner Zorte ze maachen hunn hir eege eenzegaarteg Virdeeler.

Léngen lasers: Operatioun

Apparater vun dësem Typ sinn der Norm Variant vun der staark-Staat Quell vun kohärent Stralung aus Léngen, amplaz Staang schaffen Flesseggassystem, engem Risotto oder disc. D'Liicht vun der dopant an der Mëtt Deel vun der Léngen generéiert. Der Basis Struktur kann aus einfach Palett fir ganz komplex. Ytterbium Léngen Laser Staatsapparat esou datt Léngen eng grouss Uewerfläch bis Volume Verhältnis huet, sou kann d'Hëtzt relativ liicht diffused ginn.

Léngen lasers sinn optically, dacks mat der Hëllef vun Prêt lasers Klappen, mä an e puer Fäll - déi selwecht Quellen. Diskriminéierung an dëse Systemer benotzt ginn normalerweis OPTIC Komponente duerstellt, Hellef stäerkste oder all vun hinnen zu all aner verbonne sinn. An e puer Fäll, enger normaler Diskriminéierung, an heiansdo intern opteschen Léngen System ass mat engem externen normaler Diskriminéierung kombinéiert.

E Prêt Pompel Quell kann e Prêt vill, oder e Majorzsystem vun eenzelne diodes ginn, all vun deem op d'wäert bewegen Léngen OPTIC waveguide verbonne ass. Eng Zort Léngen op all Enn huet e Spigel éischter en der Äerd - an Praxis Léngen Bragg leeschtungsfrëndlech maachen. Um Enn vun der normaler Diskriminéierung hunn, wann net nëmmen d'Wasserstoff hëlze Prënzenhochzäit eppes aner wéi Léngen. D'Liichtjoer Guide kann sou Mauer ginn, datt wann d'Laser éischter en gewënschte eng Längt vun e puer Meter hu kann.

binuclear

Struktur Faseren zu Léngen lasers benotzt, ass wichteg. De stäerkste gemeinsam ass d'Geometrie vum eng duebel-Kär Struktur. Undoped baussenzegen Kär (heiansdo als intima Éieren) Klappen sammelen Liicht an directs et laanscht Léngen. Stimuléiert Stralung am Léngen generéiert Eiffeltuerm zentrale Kär, déi oft eng eenzel Modus ass. Zentrale Kär enthält eng additive Ytterbium, vun der Pompel Liichtjoer stimuléiert. Et gi vill Forme vun noncircular baussenzegen Kär inklusiv - sechseckegen, D-gebuerene an véiereckege, d'Wahrscheinlechkeet vun vermësst der Luucht hëlze am zentrale Kär reduzéieren.

Léngen Laser kann en Enn oder Säit Pompelstatiounen hunn. Am éischte Fall Liicht vun engem oder méi Quellen Prënzenhochzäit Léngen Enn. Wann der Säit Pompelstatiounen Liichtjoer ass zu engem splitter Pleséier déi et an de baussenzege Kär obwuel. Dësen Ënnerscheed aus der Laser Staang wou d'Luucht op d'Achs Prënzenhochzäit vertikal.

Fir e sou Decisioun verlaangt vill vun strukturell Entwécklungen. Bedeitend Opmierksamkeet ass ze Message der Pompel Liicht an de Kär bezuelt enger Populatioun Stuerz ze produzéieren, am zentrale Kär ze stimuléiert Emissioun Virwaat. Laser Kär kann variabelen Grad vun amplification am Léngen hu jee d'Doping, wéi och op seng Längt. Dës Faktore sinn als Design Ingenieur fir déi néideg Parameteren Formatioun.

Power Limit kann geschéien, besonnesch wann bannent engem eenzege-Modus Léngen fonktionnéieren. Esou eng Kär huet eng ganz kleng Kräiz-verchiddenen Beräich, an als Resultat Passë weess Liichtjoer vun Héich Intensitéit. Wann dat gëtt ëmmer méi nozekommen net-linear Brillouin Effekt, deen d'Muecht Wasserstoff puer dausende vun Watts Grenzen. Wann der Wasserstoff héich genuch ass, kann Léngen Enn beschiedegt ginn.

Besonnesch lasers Léngen

D'Benotzung vun Léngen als schaffen Flesseggassystem gëtt grouss Interaktioun Längt, déi gutt, wann de Prêt Pompelstatiounen Wierker. Dëst Geometrie Resultater an engem héich Konversioun Effizienz vun photons, grad wéi zouverlässeg an kompakt Bau, an deem kee diskret Diskriminéierung, änneren oder Formatioun Retouchen.

A Léngen Laser, déi Staatsapparat et gutt ze adaptéieren erlaabt, kann fir Schweess vun décke Metallplacken ugepasst ginn an femtosecond éischter ze produzéieren. Léngen-OPTIC Verstäerker déi eenzeg-Ugrëff gewannen a sinn an Telekommunikatioun benotzt, nodeems se gläichzäiteg vill Wellelängten Meenungsfreiheet nennt kann. Déi selwecht gewannen ass an Muecht Verstäerker mat engem Meeschtesch Oszilléierer benotzt. An e puer Fäll, kann de amplifier mat enger kontinuéierlech Schwéngung Laser verdanken ginn.

Anert Beispill ass eng Quell vun spontan Emissioun aus Léngen-: nee, an deem de stimuléiert Emissioun opgeléist ass. Anert Beispill ass e Raman Léngen Laser mat fräi Dispersioun kombinéiert, méi Fence Wellelängt. Et huet Applikatioun an Fuerschung, wou d'Kombinatioun vun Generatioun an amplification engem fluoride Glas benotzt amplaz der Norm Silikatsubstrat Faseren fonnt.

Mä meeschtens, Faseren vun Silikatsubstrat Glas mat rare-Äerd dopant am Kär huet. Der Basis Zousätz sinn Ytterbium an Erbium. Ytterbium huet Wellelängten vun 1030 bis 1080 nm, an iwwer eng breet Palette produzéiert kann. D'Benotzung vun 940-nm Prêt Pompel verklengert vill kenne vun photons. Ytterbium huet weder engem Self-Duuscht Effekter, déi um Äerdmound um Neodym sinn, sou d'Pai ass an normaler lasers an Ytterbium benotzt - an Léngen (si souwuel déi iwwert déi selwecht Wellelängt).

Erbium schéckt an der Rei 1530-1620 nm, eng sécher fir d'Aen. D'Frequenz kann verduebelt ginn Liicht bei 780 nm ze generéieren, déi fir aner Zorte vu Léngen lasers net disponibel ass. Endlech, kann Ytterbium zu Erbium dobäi ginn fir datt d'Element der Pompel Stralung absorbéieren wäert an dëser Kräfte Erbium weiderginn. Thulium - aner dopant un der Emissioun an nächster Infraroutstrahlung Regioun, déi esou sécher fir d'Aen Biller ass.

héich Effizienz

Léngen Laser ass eng quasi-dräi-Niveau System. der Pompel photons provozéiert aus dem Buedem Staat zu der ieweschter Layer der Transitioun. Laser Transitioun ass aus dem ënneschten Deel vun der ieweschter Niveau bei ee vun de SPLIT Buedem Staaten. Dat ass ganz efficace: zum Beispill, Ytterbium-940 nm photon Pompel schéckt e photon mat Wellelängt vun 1030 nm, an der Quantephysik Mängel (Energie Verloscht), nëmme ronn 9%.

Am Géigesaz, Neodym, Klappen bei 808 nm ronn 24% vun Energie verléiert. Sou, huet Ytterbium u engem héich Effizienz, wann net vun alles wéinst dem Verloscht vun e puer vun der photons realiséierbar ass. Yb kann an enger Zuel vun Frequenz Bands a Erbium Klappen ginn - Wellelängt vun 1480 oder 980 nm. Der héijer Frequenz ass net als effikass am Conditioune vun Mängel photons, awer nëtzlech, och an dësem Fall, well bei 980 nm, déi bescht Quelle sinn.

Allgemeng Effizienz vun der Léngen Laser ass d'Resultat vun zwou-Schrëtt Prozess. Éischtens, et ass d'Effizienz vun der Pompel Prêt. Semiconductor Quelle vun kohärent Stralung si ganz effikass, mat 50% Effizienz en elektrescht Signal an en opteschen Ëmwandlung. D'Resultater vun Labo Studien proposéiere dass et méiglech e Wäert vu 70% oder méi ze erreechen. Mat genau Stralung Un- Linn Léngen Laser Match Wasserstoff ass erreecht an engem héich Pompelstatiounen Effizienz.

Zweetens, dëst opteschen-opteschen Konversioun Effizienz. Wann eng kleng Feeler photons kann engem héije Mooss vun excitation an der Reduktioun Effizienz vun opteschen-opteschen Konversioun Effizienz vun 60-70% erreechen. Déi doraus resultéierend Effizienz ass an der Rei 25-35%.

anerer Konstellatioun

Léngen Quantephysik kontinuéierlech Schwéngung Generatoren kënnen eenzel oder multimode (Queeschformat MODES) ginn. Singlemode produzéiere héichwäerteg hëlze fir Material, schaffen oder enger hëlze duerch d'Atmosphär schéckt, an multimode industriell Léngen lasers kann méi Muecht Generéiere. Et ass fir opzedeelen an Schweess, an virun allem, fir Hëtzt Behandlung benotzt, wou e groussen Deel Beliichtung ass.

Déi laang Léngen Laser ass méi quasi-kontinuéierlech Staatsapparat éischter generéieren Typ normalerweis Millisekonnepulsar. Normalerweis ass et d'Flicht Zyklus 10% ass. Dëst féiert zu enger méi héijer Biergspëtzten Muecht wéi de permanente Modus (typesch zéng mol), déi benotzt ginn ass, zum Beispill, fir eng pulsed Bueraarbechten. D'Frequenz kann 500 Hz ginn, jee no der Dauer.

Q-Wiessel am Léngen lasers Akten och wéi an der normaler. Eng typesch Pulsatiounsperiod Dauer ass an der Gamme vun nanoseconds zu microseconds. Der méi Léngen, hëlt de laang et fir Q-Wiessel vum Wasserstoff Stralung, doraus zu engem méi Zäit.

Léngen Eegeschafte sinn e puer Aschränkungen op der Q modulation. D'nonlinearity vun der Léngen Laser ass méi wichteg, well vun der klenger Kräiz-verchiddenen Beräich vun der Kär, sou datt de Biergspëtzten Muecht bësse limitéiert ginn soll. Dir kënnt entweder d'Q Volume Wiesselt benotzen, déi méi héich performant gëtt, oder OPTIC modulators, déi un d'Enn vun der aktiv Deel verbonne sinn.

Q-den éischter kann an engem Léngen oder an der éischter en Äerd Kick ginn. E Beispill vun der Pai kënnen an der National Complex Simulatioun vun nuklearen Tester (NIF, Livermore, CA), wou Léngen Laser engem Meeschtesch Oszilléierer ass fir 192 Trägere fonnt ginn. Kleng éischter am groussen Steeplacken vun Glas eng Zort ze megajoules Kick.

An Léngen lasers mat Synchroniséierung Verwiesslungen Frequenz hänkt op der Längt vun Verstäerkung Material, wéi an den anere MODES vun Synchroniséierung Kreesleef an Pulsatiounsperiod Dauer hänkt op der Fähegkeet duerch dat ze verbesseren. Dem Korrespondent sinn am Beräich vun 50 FS-, an déi typesch - am Beräich vun 100 FS-.

Tëscht Ytterbium an Erbium Léngen, ass et e wichtege Ënnerscheed, woubäi se a verschiddene MODES Dispersioun Bedreiwen. Erbium-eng Zort Léngen bei 1550 nm an enger Regioun vun anormal Dispersioun Emissiounen. Dëst erlaabt solitons. Itterbievye Faseren sinn an engem positive oder normal Dispersioun; als Resultat, Generéiere se éischter mat linear Frequenz modulation nozekommen. Als Resultat vun Bragg leeschtungsfrëndlech kann et brauch der Pulsatiounsperiod Längt zesummenzéien.

Et gi verschidde Manéieren Léngen-Laser éischter, besonnesch fir picosecond ultrafast Studien ze änneren. Photonic Kristallsglas produzéiert Faseren ka mat ganz klengen Placken fir staark nonlinear Effekter hiergestallt ginn, wéi fir supercontinuum Generatioun. Am Géigesaz, kann de photonic Kristaller och mat ganz grousse Single-Modus Kär fir ze verhënneren nonlinear Effekter op héich Muechten hiergestallt ginn.

Flexibel photonic Kristallsglas produzéiert Léngen mat grousse Kär fir Uwendungen geschaf Retouchen héich Muecht. Ee vun de Methoden ass volontär Béie vun der Léngen all onpassend héich Fir MODES ze läschen iwwerdeems eng fundamental Queeschformat Modus ënnerhalen. D'Net-linearity schaaft Harmonie; a vun der Frequenz vun ausklappen subtracting, kënnt Dir eng kuerz a laang Wellelängten schafen. Nonlinear Auswierkunge kann och duech externen Kompressor produzéiere, déi zu der krut Frequenz Combs féiert.

D'supercontinuum Quell als ganz kuerz éischter produzéiere eng kontinuéierlech Spektrum duerch Phase modulation. Zum Beispill, aus der éischter 6 PS éischter bei 1050 nm, deen de Ytterbium Léngen Laser Spektrum an der Gamme vun violett zu méi wéi 1600 nm kritt schaaft. Aner Quell vun asetzen-Klappen Erbium-supercontinuum Quell op enger Wellelängt vun 1550 nm.

héich Muecht

Industrie ass am Moment de gréisste Konsument vun Léngen lasers. An héich Nofro genéisst grad elo d'Muecht vun der Commande vun kilowatts am Automobilsport Industrie benotzt. D'automobile Industrie ass Plënneren Richtung der Produktioun vun héich-Kraaft Stol Autoen Viraussetzunge vun Plazverbrauch ze treffen an sin relativ einfach ze grouss Brennstoff Wirtschaft. Konventionell Maschinn Handwierksgeschir ass ganz schwéier, zum Beispill, léiren Lächer an dëser Zort Stol an der Quelle vun kohärent Stralung maachen et einfach.

Opzedeelen Metal Léngen Laser, am Verglach mat aneren Zorte vu Quantephysik Generator huet eng Rei vu Virdeeler. Zum Beispill, nieft-Infraroutstrahlung waveband gutt absorbéiert Metaller. Hëlze kann duerch d'Léngen geliwwert ginn, déi de Roboter drëm ze einfach erlaabt réckelen wann an Bueraarbechten opzedeelen.

Optical Léngen hannereneen déi héchsten Uspréch fir Muecht. Waffen US Navy, an 2014 getest, besteet aus engem 6-Léngen 5.5-kilowatt lasers an eng hëlze kombinéiert an Stralungsleeschtung duerch d'administrativ opteschen System. 33 kW Eenheet gouf benotzt fir Néierlag en onbemannt Loftopklärung Gefier. Obwuel d'hëlze net eng eenzeg-Modus ass, ass de System vun interesséieren, wéi et engem Léngen Laser mat hiren Hänn aus Liewesniveau, erhale sinn Ingredienten ze schafen erlaabt.

Déi héichste Muecht Single-Modus kohärent Liichtjoer Quelle vun IPG Photonics ass 10 kW. D'Meeschtesch Oszilléierer produzéiert engem Watt vun opteschen Muecht, déi Pleséier ass Etapp bei 1018 nm mat liichtem lasers vun anere Léngen Klappen zu amplifier. De ganze System huet eng Gréisst vun zwee Frigoen.

D'Benotzung vun Léngen lasers sinn och fir d'héich Muecht opzedeelen an Schweess verlängert. Zum Beispill, ersat se Stol Blat Resistenz Schweess de Problem vun Deformatiounen vun der Material léisen. Power Kontroll an aner Parameteren erlaabt ganz genee opzedeelen Kéiren, virun allem d'Ecker.

De stäerkste mächteg multimode Léngen Laser - fir Metaller vun de selwechte Produzent opzedeelen - bis zu 100 kW. D'System ass op eng Kombinatioun vun koherent hëlze baséiert, also et ass net super héich-Qualitéit hëlze. Dëst Resistenz mécht Léngen lasers attraktiv fir Industrie.

Ausbueraarbechten

Multimode Léngen Laser Wasserstoff 4 kW kann fir opzedeelen an Ausbueraarbechten benotzt ginn. Firwat dat? Wann Ingenieuren sinn versicht seismesch Resistenz vun bestehend Gebaier ze erreechen, gin ganz virsiichteg mat der konkret. Wann an et installéiert, wéi Stol: nee konventionell Repercussioun Bueraarbechten kann Komiker Ursaach an der konkret schwächen, mä Léngen lasers Géigewier ouni et wuel.

Lasers mat engem Q-den Léngen zum Beispill fir Etikette oder an der Fabrikatioun vun semiconductor elektronesch Apparater benotzt. Si sinn och am Beräich finders benotzt: Moduler sinn der Gréisst vun enger Hand enthalen Aen-sécher Léngen lasers hir Wasserstoff ass 4 kW, d'Frequenz vun 50 kHz an enger Zäit Dauer vun 5-15 NS.

Uewerfläch Behandlung

Et ass super Interessi kleng Léngen lasers fir Fauna a nanoprocessing. Wann Stoppen der Uewerfläch futti, wann d'Zäit Dauer méi kuerz wéi 35 PS ass, nee ënnerdaach Material. Dat hält sech d'Équipe vun dimples an aner well artifacts. Der éischter an der femtosecond Regime produzéiere nonlinear Effekter datt net sensibel op d'Wellelängt sinn an der Géigend ass net gehëtzt, datt ouni substantiell Schued oder Schwächunng vun der Géigend ze schaffen. Zousätzlech kann Lächer mat engem héich Déift ze Breet geschnidde ginn - zum Beispill, séier (bannent e puer Millisekonnen) klenger Lächer vun 1 mm engem STAINLESS Stol 800-FS- éischter mat enger Frequenz vun 1 zréckkomm benotzt.

Et ass och méiglech Uewerfläch-behandelt transparent Material ze produzéieren, e.g., de mënschlechen Aen. Zu engem flap op Aen microsurgery Géigewier, femtosecond éischter vysokoaperturnym rigoréis konzentréieren Lens op engem Punkt ënnert der Uewerfläch vun der Aen ouni Schued op der Uewerfläch dauernd, mä d'Aen vun Material op engem kontrolléiert haten Déift CSJ. Der glater Surface vun der letzebuerg, wat fir Visioun bleift erhalener essentiel ass. D'flap ass vun ënnen getrennt, kann da bis zu Uewerfläch excimer Laser administrativ Lens bäigezu ginn. Aner medezinesch Applikatiounen och Agrëff Bëschbaach Pénétratioun an Hautkrankheet, wéi och de Gebrauch vun verschidden Zorte vu opteschen Kohärenz tomography.

femtosecond lasers

Femtosecond lasers an Wëssenschaft benotzt der Laser Decompte Spektroskopie, fluorescence Spektroskopie mat engem verlässlecht Resolutioun zu provozéiert, an och fir allgemeng Material Fuerschung. Zousätzlech, si si fir d'Produktioun vun femtosecond Frequenz comb néideg an metrology an allgemeng Studien waren. Ee vun de richteg Applikatiounen am kuerzfristeg wäert der atomarer clocks vum GPS Satellitte vun enger neier Generatioun ginn, déi de Stellewäert Richtegkeet méi wäert.

Single Frequenz Léngen Laser ass mat enger Spektralklass linewidth vun manner wéi 1 kHz gesuergt. Dëst impressionante Apparat mat engem klenge Stralung Wasserstoff Muecht aus 10 MW zu 1W. Fënnt Uwendung am Beräich vun der Kommunikatioun, metrology (e.g., an Léngen gyroscopes) an Spektroskopie.

Wat d'nächst?

Wéi fir aner Fuerschung Applikatiounen, ass et nach vill vun hinnen studéiert ginn. Zum Beispill, militäresch Déifbau, déi an anere Beräicher applizéiert ginn, déi Trägere vun kombinéiert engem Léngen-Laser besteet eng héich hëlze mat der kohärent oder Spektralklass geschéckt ze kréien. Als Resultat, ass méi Muecht an enger eenzeger-Modus hëlze erreecht.

Produktioun vun Léngen lasers ass séier wuessen, virun allem fir d'automobile Industrie brauch. Och, et ass en Ersatz vun Net-fibrous Léngen Apparater. Nieft allgemenge Verbesserungen am kascht a performant, et gëtt méi praktesch femtosecond lasers an supercontinuum Quellen. Léngen lasers gelant méi Hondshaisecher a ginn eng Quell vun Verbesserung fir aner Zorte vu lasers.