Coneixeu els làsers d'estat sòlid d'infrarojos mitjans? (Part 2)

Làser d'estat sòlid d'infrarojos mitjansamb una longitud d'ona de 3 ~ 5 μm té els avantatges d'alta eficiència, mida petita i lleuger, i té un valor d'aplicació important a la indústria, tractament mèdic, militar, etc. El desenvolupament de làser d'infraroig mitjà de gran mida i d'alta qualitat Les fonts de bombes làser d'alta potència de cristall i infrarojos amb longituds d'ona de sortida més llargues s'han convertit en una de les direccions futures de desenvolupament del làser d'estat sòlid d'infraroig mitjà.

A continuació, parlem de la tecnologia de generació de làser d'estat sòlid d'infraroig mitjà.

(2) Làser sòlid dopat amb holmi

La font de llum coherent de banda de 2 μm té una transmitància relativament alta a l'aire i és una font de llum ideal per a la mesura de la velocitat del vent, Lidar coherent, teledetecció i altres aplicacions.

El medi de guany dopat amb ions holmi pot generar directament un làser d'uns 2,1 µm. Els ions d'holmi tenen pics d'absorció de llum gairebé visible i 1,9 µm. Els làsers d'holmi anteriors eren bombejats per la làmpada de flaix i es van afegir ions co-dopats com Tm3 plus al medi de guany com a sensibilitzadors, cosa que no era propici per obtenir una alta eficiència de conversió a temperatura ambient.

Actualment, la manera ideal és utilitzar un làser d'1,9 µm generat per un làser dopat amb tuli per bombar directament el cristall d'holmi, o utilitzar un làser semiconductor d'uns 1908 nm com a font de bombeig, que pot aconseguir una sortida de làser d'holmi estable i eficient a temperatura ambient.

(3) Làser d'estat sòlid dopat amb erbi

La transició 4I 11/2 → 4I 13/2 d'Er3 plus pot produir làser a la banda de 2,7 ~ 3 μm en diferents substrats, que es poden obtenir directament mitjançant làmpades de xenó i bombeig LD d'alta concentració de dopatge de material Erbium. Els materials relativament madurs estudiats inclouen Er: YAG, Er: YLF, Er: YSGG, Er: GSGG, Er: BYF, etc. En els darrers anys també s'han realitzat estudis sobre ceràmica làser d'òxid com a materials de matriu, com Er: LuO3 , Er: Y2O3, etc.

La conductivitat tèrmica del cristall GSGG és baixa, hi ha un efecte de lent tèrmica greu i és difícil aconseguir una freqüència de repetició elevada, una gran potència i una alta qualitat de feix de sortida làser d'infrarojos mitjans; El material de matriu YSGG es pot utilitzar per a làser d'estat sòlid de potència mitjana i baixa de baixa freqüència de repetició, i l'energia del fonó és baixa i la influència de la transició no radiativa multifonó és petita.

La tecnologia de creixement de la matriu de cristall YAG és madura, fàcil de dopar, té una alta conductivitat tèrmica, un alt llindar de dany del làser i excel·lents propietats físiques i químiques. En comparació amb el cristall YAG, l'estrès de l'estructura cristal·lina YLF i l'estrès tèrmic són més grans, hi ha un cert efecte de lent tèrmica i el procés de creixement del cristall és difícil. El mode de bombeig d'Er: làser YAG es divideix principalment en bombeig de làmpades de xenó, bombeig lateral LD ​​i bombeig final LD, que pot produir làser de 2940 nm amb potència màxima i gran energia.

(4) Element metàl·lic de transició làser sòlid dopat amb ferro crom

Els ions de metall de transició Cr2 plus , Ni2 plus , Co2 plus i Fe2 plus presenten millors propietats làser d'infraroig mitjà en els materials semiconductors del grup Ⅱ-Ⅵ, especialment els cristalls semiconductors dopats amb ions Cr2 plus, com ara Cr2 plus :ZnSe, Cr2 plus : ZnS, tenen bones propietats de fluorescència a temperatura ambient, ampli rang de sintonització i alta eficiència quàntica. Cr2 plus :ZnSe té un rang d'afinació de longitud d'ona d'uns 2200-2700 nm, i els cristalls Cr2 més :ZnS tenen un rang de sortida de 2100-2700 nm.

(5) Làser d'infraroig mitjà basat en tecnologia no lineal

①Làser d'estat sòlid d'infrarojos mitjans de freqüència de diferència

Quan dos raigs làser amb diferències de freqüència incideixen sobre un cristall no lineal, es genera un nou làser la freqüència del qual és la diferència de freqüència dels dos raigs làser. Com qualsevol altre procés no lineal, aquest procés ha d'assolir determinades condicions de llindar. A partir de la tecnologia de freqüència de diferència, es poden obtenir fonts de llum en el rang visible fins a 30 µm i, en la majoria dels casos, s'utilitzen per aconseguir ones d'infrarojos llunyans.

②Làser d'oscil·lació paramètrica infraroja mitjana

Si el medi no lineal es col·loca al ressonador òptic, la llum bombejada incideix sobre el cristall no lineal, produint dues noves llums de baixa freqüència (llum de senyal i llum inactiva), la llum bombejada, la llum de senyal i la llum inactiva moltes vegades a través del Mitjà no lineal, quan el guany de l'ona de llum del senyal i la llum inactiva és més gran que la seva pèrdua al ressonador, l'oscil·lació làser es forma al ressonador.

Aquest és l'oscil·lador òptic paramètric (OPO). Mitjançant el disseny de recobriment del mirall ressonador, es pot seleccionar la sortida de freqüència làser desitjada.

Com es mostra a la figura. ωp és la freqüència òptica de bombeig, ωs és la freqüència òptica del senyal, ωi és la freqüència òptica inactiva i compleix la relació de ωp=ωs més ωi.

El ressonador d'un oscil·lador paramètric òptic pot ser ressonant tant a la llum de senyal com a la llum inactiva o a una de les freqüències. El primer sovint s'anomena oscil·lador paramètric de doble ressonància (DRO), i el segon sovint s'anomena oscil·lador paramètric òptic de ressonància única (SRO).

Els tres feixos de llum que es propaguen al cristall han de complir la condició de concordança de fase, és a dir, relacionada amb l'índex de refracció de la longitud d'ona òptica del cristall, si la llum bombejada incideix a una longitud d'ona fixa, el canvi de l'índex de refracció de el cristall no lineal canviarà la longitud d'ona de la llum de senyal i la llum inactiva, per obtenir una nova condició de concordança de fase i aconseguir l'ajust de la longitud d'ona.

L'ajust de l'angle es pot aconseguir mitjançant la relació entre la birrefringència de cristalls anisòtrops i l'angle, o l'ajust de la temperatura es pot aconseguir canviant la temperatura. L'afinació periòdica també es pot realitzar canviant el període de cristall per a cristalls polaritzats periòdics.

L'ajust de l'angle es pot aconseguir mitjançant la relació entre la birrefringència de cristalls anisòtrops i l'angle, o l'ajust de la temperatura es pot aconseguir canviant la temperatura. L'afinació periòdica també es pot realitzar canviant el període de cristall per a cristalls polaritzats periòdics.

Els cristalls no lineals són els components clau dels làsers d'oscil·lació paramètrica d'infraroig mitjà. Els cristalls no lineals d'infraroig mitjà comuns inclouen KTP, KTA, ZnGeP2 (ZGP), AgGaS2, LiNbO3 (LN), LiTaO3 (LT), PPLN, PPLT, PPKTP, PPKTA. PPLN, PPLT, PPKTP i PPKTA pertanyen a cristalls polaritzats per períodes i tenen una alta eficiència de conversió. Afegir MgO a PPLN i PPLT pot millorar el llindar de dany dels cristalls.

Informació de contacte:

Si teniu alguna idea, no dubteu a parlar amb nosaltres. Independentment d'on siguin els nostres clients i quins siguin els nostres requisits, seguirem el nostre objectiu d'oferir als nostres clients alta qualitat, preus baixos i el millor servei.