Лазерӣ нахи Ytterbium: дастгоҳ, принсипи оператсионии, барқ, истеҳсол, истифода

lasers нахи паймон ва пайдарпай, дақиқ ва осон ба гармии њамли сӯ пароканда гаштед. Онҳо дар намудҳои гуногуни омада ва доштани бисёр ба кор бо lasers намудҳои дигар афзалиятҳои беназири худ.

lasers нахи: истифодабарӣ

Дастгоҳҳо ин навъи мебошанд дитаргуние стандартии манбаъ сахти давлатии радиатсионӣ мантиқан аз нахи, ба ҷои асои моеъи корї, як коршиноси судї ё Фитаи. Ба нури тавлидшуда аз ҷониби dopant дар қисми марказии нахи. Дар сохтори асосии метавонад аз содда ба мураккаб хеле дохил шавад. Дастгоҳи лазерӣ нахи Ytterbium ин ки нахи дорои сатҳи калон таносуби ҳаҷми то, то гармии метавонад нисбатан ба осонӣ рангоранги.

lasers нахи шудаанд optically насос, аксаран бо ёрии lasers diode, вале дар баъзе мавридҳо - сарчашмаҳои. Оптика истифода дар ин системаҳо одатан намояндаи ҷузъҳои оптикӣ, ки дар он бештар ё ҳамаи онҳо ба ҳамдигар алоқаманд аст. Дар баъзе мавридҳо, оптика Ќисми, ва системаи нахи оптикӣ баъзан дохилӣ аст, ки бо як оптика ќисми берунии омехта.

Як манбаъ обкашї diode метавонад массиви diode, ё plurality аз diodes инфиродӣ, ҳар як аз он вобаста ба waveguide пайвасткунаки нахи оптикӣ аст. нахи Doped дар ҳар охири дорад resonator пуфак оина - дар амал кунад нахи Bragg grating. Дар ақсои оптика Ќисми дошта бошад, ки агар на танҳо чӯбро баромади чизи дигар аз нахи медарояд. Дар дастур сабук метавонад саргум, то ки, агар дилхоҳро пуфак лазерӣ метавонад дарозии якчанд метр доранд.

binuclear

нахи Сохтори истифода дар lasers нахи, муҳим аст. Дар бештар маъмул дар геометрия як сохтори дугона-аслӣ аст. аслӣ чодари Undoped (баъзан ҳамчун intima номида мешавад) насос нур ҷамъоварӣ ва ба он роҳбарӣ дар баробари нахи. радиатсионӣ њавасманд тавлидшуда дар нахи воситаи аслӣ дарунӣ аст, ки аксар вақт як ҳолати ягона мегузарад. Дар аслӣ дарунӣ дорои ytterbium иловагии, њавасманд бо нури насоси обкашї. ҳастанд, шаклҳои зиёди асосии чодари noncircular аз љумла нест - hexagonal, D-шакл ва росткунҷаест, кам кардани эњтимолияти ақидаронӣ чӯбро нур дар асосии марказии.

Дар лазерӣ нахи метавонад охири ё обкашї тарафи доранд. Дар аввал нури сурати аз як ё якчанд манбаи дарояд охири нахи. Вақте ки нури ҷониби обкашї ба як splitter, ки аз он бихӯрад, ба асосии чодари таъмин карда мешаванд. Ин аз асои лазерӣ, ки дар он нур Хате ба меҳвари медарояд фарқ мекунад.

Зеро ки чунин қарор талаб бисёр рушди сохторӣ. таваҷҷӯҳ ба ҷамъбасти нури насоси обкашї ба аслӣ ба истеҳсоли inversion аҳолӣ пардохт, ки боиси партови њавасманд дар аслӣ ботинӣ. аслӣ лазерӣ метавонад дар андозаҳои гуногун аз amplification дар нахи доранд, вобаста ба doping, инчунин оид ба дарозии он. Ин омилҳо ҳамчун муҳандиси тарҳи параметрҳои дархостшударо муқаррар карда мешавад.

маҳдудияти нерӯи барқ амал омаданаш мумкин аст, махсусан вақте ки фаъолият дар доираи нахи ягонаи-намезанад. Чунин аслӣ дорад, як минтақаи хеле хурд салиб-sectional, ва дар натиҷа мегузарад нури therethrough шиддатнокии хеле баланд аст. Вақте, ки ин торафт бештар тафриќаи ғайридавлатӣ хатиро пароканда Brillouin, ки истеҳсоли нерӯи барқ якчанд ҳазор ватт маҳдуд менамояд. Агар баромади кофӣ баланд аст, дар охири нахи метавонад зарар шавад.

Хусусан lasers нахи

Истифодаи нахи ҳамчун моеъи кор медиҳад дарозии ҳамкории бештар, ки хуб кор мекунад, вақте ки обкашӣ diode аст. Ин натиҷаҳои геометрия дар як самаранокии баланди конверсияи photons, инчунин сохтмони боэътимод ва паймоне, ки дар он нест, оптика алоҳида, талаб танзим ё масир.

A лазерӣ нахи, ки дастгоҳи имкон медиҳад, ба он, инчунин мутобиқ шудан, метавонанд барои кафшери сабку металлӣ қабати мутобиқ буда, барои тавлиди ҳубубот femtosecond. Неруафзорҳо нахи-оптикӣ таъмин фоида ягонаи-ағбаи ва дар телекоммуникатсионӣ истифода бурда мешавад, ки онҳо метавонанд бисёр wavelengths ҳамзамон васеъ кардан. Ба манфиати ҳамон аст, ки дар қудрат Неруафзорҳо бо oscillator устои истифода бурда мешавад. Дар баъзе ҳолатҳо, щуввазиёдкунӣ мумкин аст бо як лазерӣ мавҷи пайваста идора карда мешавад.

Намунаи дигар манбаи партови стихиявї аз нахи-тақвият, ки дар он партобҳои њавасманд фурў бурда мешавад. Намунаи дигар дар як лазерӣ нахи Raman дар якҷоягӣ бо зиёд пароканда, wavelength таври назаррас тела додан аст. Ин барнома дар соҳаи тадқиқоти илмӣ пайдо кард, ки дар он омезиши насли ва amplification бо истифода аз як шиша фториди на аз нахи silica стандарти.

Бо вуҷуди ин, ба таври умум, нахи бо dopant нодир-замин, дар асосии дод аз шиша silica. Дар иловагињои асосӣ мебошанд ytterbium ва erbium. Ytterbium дорад wavelengths аз 1030 то 1080 Н.М., ва метавонад беш аз як доираи васеи дидаед. Истифодаи насоси diode 940-Н.М. ба таври назаррас коҳиш додани касри photons. Ytterbium дорад, на таъсири худидоракунии quenching, ки дар neodymium дар densities баланд аст, то охирин аст, ки дар lasers Ќисми ва ytterbium истифода бурда мешавад - дар нахи (онҳо ҳам дар бораи wavelength ҳамон пешниҳод намояд).

Erbium эљод дар доираи 1530-1620 Н.М., бехатар барои чашм. Ба зудӣ метавонад ду баробар ба тавлиди нур дар 780 Н.М., аст, ки барои дигар намуди lasers нахи дастрас нест. Дар охир, ytterbium метавонад ба erbium илова, то ки унсури хоҳад радиатсионӣ обкашї ба erbium бирӯяд ва интиқол додани ин нерӯи. Thulium - dopant дигар ба партобҳои дар минтақа инфрасурх наздик, ки ба ин васила барои тасвирҳо чашми бехатар аст.

самаранокии баланд

Дар лазерӣ нахи пахта дар як системаи сатҳи қисман се аст. photons обкашї ба барангехтан гузариш аз давлат замин ба қабати болоии. гузариш лазерӣ аз камтарин насибе аз сатњи болоии дар яке аз давлатҳои ҹудо хоки мебошад. Ин хеле самаранок аст: масалан, ytterbium-940 насоси photon Н.М. як photon бо wavelength аз 1030 Н.М., ва нуысон квантї (талафоти энергия), танҳо дар бораи 9% эљод мекунад.

Дар муқоиса бо ин, neodymium, дар 808 Н.М. тақрибан 24% -и нерӯи барқ барбод насос. Ҳамин тавр, ytterbium моҳиятан дорои самаранокии баланд, ҳарчанд на ҳама аз он бо сабаби аз даст додани баъзе аз photons дастовардани аст. аз 1480 ё 980 Н.М. wavelength - Yb метавонад дар як қатор басомадҳои, ва erbium насос. Ба зудӣ олӣ нест, чунон ки дар робита ба photons камбудӣ самаранок, балки муфид, ҳатто дар ин ҳолат, зеро дар 980 Н.М., беҳтарин манбаъҳои дастрас.

самаранокии умумии лазерӣ нахи натиҷаи раванди ду қадам аст. Аввалан, он самаранокии diode насоси аст. манбаъҳои радиатсия нимноқилӣ мантиқан хеле самаранок мебошанд, бо самаранокии 50% табдилдиҳии сигналҳои барқ ба як оптикӣ. Натиҷаҳои таҳқиқоти лабораторӣ пешниҳод менамоянд, ки дар он имконпазир аст, барои расидан ба як арзиши 70% ва ё бештар. Бо дақиқ баромади бозии азхудкунии радиатсионӣ лазерӣ нахи хати аст, самаранокии обкашї баланд ноил.

Дуюм, ин самаранокии табдили оптикӣ-оптикӣ. Вақте ки як photons камбудӣ хурд метавонад дараҷаи баланди excitation ва самаранокии истихроҷи самаранокии табдили оптикии-оптикӣ аз 60-70% ноил. Самаранокии натиҷа дар доираи 25-35% аст.

конфигуратсияҳое гуногун

Нахи квантї генераторҳои мавҷи пайваста бошад (Модулҳои transverse) ягона ва ё multimode. Singlemode истеҳсоли чӯбро сифати баланди мавод, кор ва ё фиристодани чӯбро ба воситаи атмосфера ва lasers multimode нахи саноатӣ метавонад қувваи бештар тавлид. Ин аст, ки барои буридани ва кафшер, ва аз ҷумла, истифода бурда мешавад, барои табобати гармии, ки дар он як минтақаи калон мунаввар аст.

Дар лазерӣ нахи дароз аст, ба таври назаррас қисман дастгоҳҳои пайваста одатан millisecond навъи ҳубубот тавлиди. Одатан, он аст, давра навбатдор 10% аст. Ин ба қудрат қуллаи баландтар аз ҳолати муттасили (одатан даҳ маротиба) аст, ки истифода бурда мешавад, барои мисол, барои як пармакунӣ pulsed. Ба зудӣ метавонад 500 Гц, вобаста ба давомнокии.

Q-гузариш дар lasers нахи низ тавре, ки дар ќисми зиёди амал мекунад. A давомнокии набзи хос дар доираи nanoseconds ба microseconds аст. Дар дигар нахи, ки акнун барои Q-хомӯш намудани радиатсионӣ баромади мегирад, ки дар натиҷа як набзи дигар.

хосиятҳои нахи баъзе маҳдудиятҳо дар талфиқи Q мебошанд. Дар nonlinearity аз лазерӣ нахи назаррас аст, зеро аз майдони хурди салиб-sectional аз аслӣ, ба тавре ки барқ қуллаи бояд то ҳадде маҳдуд бошад. Шумо метавонед дар Фаъолсозии ҳаҷми Q, ки таъмини иҷрои олї, ё modulators оптикӣ, ки ба ақсои иштироки фаъол вобаста истифода баред.

ҳубубот-Q фурӯзон мумкин аст, дар як нахи ё дар resonator пуфак ба қавитари. Мисоли охирин мумкин аст дар миллии моделиронӣ комплексии ҳастаӣ (NIF, Livermore, CA), ки дар он лазерӣ нахи як oscillator хоҷаи барои 192 болори аст ёфт. ҳубубот хурд дар плитањои калон аз шиша ба megajoules қавитари doped.

Дар lasers нахи бо басомади ҳамоҳангсозӣ такрор вобаста ба дарозии маводи арматура, тавре, ки дар шеваи дигар микросхемаҳои ҳамоҳангсозӣ ва давомнокии набзи вобаста ба қобилияти ба баланд бардоштани throughput. Дар кӯтоҳтарин дар доираи 50 АТИ ва хос мебошанд - дар доираи 100 АТИ.

Байни ytterbium ва нахи erbium, аст, фарқияти муҳим, тариқ онҳо дар шеваи пароканда гуногун фаъолият доранд. нахи-Erbium doped нӯрпошӣ дар 1550 Н.М. дар як минтақаи пароканда ѓайриоддї. Ин имкон медиҳад, solitons. Itterbievye нахи дар пароканда мусбат ва ё муқаррарӣ мебошанд; дар натиља, ки онҳо ҳубубот бо талфиқи басомади хатиро ёд тавлиди. Дар натиҷаи Bragg grating он лозим аст, ки пахш кардан дарозии набзи аст.

Роҳҳои якчанд ба тағир додани ҳубубот нахи-лазерӣ, аз ҷумла барои омӯзиши picosecond ultrafast нест. нахи булӯр Photonic метавонад бо cores хеле хурд барои таъсири қавӣ ғайрихаттӣ, масалан, барои насли supercontinuum истеҳсол. Дар муқоиса бо ин, кристаллњо photonic низ метавонад бо асосии ягонаи-ҳолати хеле калон бо мақсади пешгирии таъсири ғайрихаттӣ дар ваколатҳои баланд истеҳсол карда мешавад.

нахи чандир булӯр photonic бо асосии калон биёфарид барои барномаҳои талаб барқ баланд. Яке аз усулҳои аст мепечонад қасдан аз нахи ба хориҷ гуна шеваи тартибот олии номатлуб дар ҳоле ки нигоҳ доштани ҳолати бунёдии transverse. Дар ғайри linearity harmonics меорад; ва бо роњи басомади туморе, шумо метавонед як wavelengths кӯтоҳтар ва дигар эҷод. Таъсири ғайрихаттӣ низ метавонад фишурдасозии набзи, ки боиси ба combs басомади намуди истеҳсол карда мешавад.

Бино ба иттилои манбаъ supercontinuum ҳамчун ҳубубот хеле кӯтоҳ истеҳсоли спектри пайваста ба воситаи талфиқи марҳилаи. Барои мисол, аз ибтидоӣ 6 ҳубубот Заб дар 1050 Н.М., ки боиси нахи ytterbium спектри лазерӣ ба даст оварда, дар доираи аз ултрабунафш ба зиёда аз 1600 Н.М.. Манбаи дигари сарчашмаи erbium-supercontinuum-насос Аҳмадӣ дар wavelength аз 1550 Н.М..

қувваи баланди

Саноат аст, ки айни ҳол бузургтарин истеъмолкунандаи lasers нахи. Дар талабот зиёд акнун қуввати тартиби киловатт истифода дар саноати автомобилсозӣ enjoys. Дар саноати автомобилсозии аст, ҳаракат ба сӯи истењсоли автомобилњо пӯлоди-қувват баланд ба қонеъ намудани талаботи қалбӣ ва нисбатан осон ба иқтисодиёти сӯзишворӣ бузургтар. Воситаҳои мошини анъанавӣ хеле мушкил аст, барои мисол, бо шкалаи он сӯрохиҳои гуногунро дар ин навъи пӯлод ва манбаъњои радиатсия мантиқан онро осон аст.

Ихтисори лазерӣ нахи металлӣ, дар муқоиса бо дигар намудҳои генератори квантї дорад, як қатор бартариҳои. Барои мисол, waveband наздик инфрасурх, инчунин металлҳои ғарқи. Чӯбро метавон тавассути нахи, ки имкон медиҳад, ки робот ба осонӣ ба ҳадаф ҳаракат ҳангоми буридани ва пармакунӣ, наҷот додем.

нахи оптикӣ қонеъ баландтарин талаботи қувват аст. Силоҳи Нэйви, озмуда, дар соли 2014, иборат аст аз як 6-нахи lasers 5.5-киловатт якҷоя дар як чӯбро ва радиатсионӣ тавассути системаи оптикии ташаккул. 33 адад кВт шикаст истифода додани воситаҳои нақлиёт ҳавоӣ бесарнишин. Ҳарчанд ки чӯбро дар як ягонаи-ҳолати надорад, системаи манфиати, ки он имкон медиҳад, барои сохтани як лазерӣ нахи бо дасти хеш аз стандартӣ, компонентњо ба осонӣ дастрас аст.

Баландтарин қувваи ягонаи-ҳолати манбаъњои нури пайдарњами IPG Photonics 10 кВт мебошад. Дар oscillator устои як волта қувваи оптикии, ки додашуда ба щуввазиёдкунӣ марҳилаи дар 1018 Н.М. бо нури дигар lasers нахи насос меорад. Дар тамоми система дорад андозаи ду яхдон.

Истифодаи lasers нахи низ ба буридани барқ баланд ва кафшер дароз карда мешавад. Масалан, онҳо дар иваз муқовимат кафшери варақаи пӯлод ҳалли мушкилоти деформатсияи маводи. назорати барқ ва параметрҳои дигар имкон медиҳад, кунед- буридани хеле дақиқ, махсусан гӯшаи.

Дар пуриқтидортарин лазерӣ нахи multimode - барои буридани металлҳои аз истеҳсолкунанда ҳамон - то 100 кВт. Дар система дар якҷоягӣ чӯбро incoherent асос, то он Тӯҳфаи чӯбро-сифати баланд нест. Ин муқовимати медиҳад lasers нахи љолиб барои саноат.

пармакунӣ мушаххас

Multimode истеҳсоли нахи лазерӣ 4 кВт метавонад барои буридан ва пармакунӣ мушаххас истифода бурда мешавад. Чаро ин корро? Вақте ки муҳандисон талош барои расидан ба муқовимати сейсмикии иншооти мавҷуда, бояд хеле эҳтиёт бо мушаххас. Вақте, ки дар он ба монанди таҳкими пӯлод пармакунӣ percussion анъанавӣ насб, то камбудиҳои мегардад ва суст кардани бетон, балки lasers нахи бе зарба онро бурида.

Lasers бо нахи-Q фурӯзон барои мисол тамѓагузорї ва ё дар истеҳсоли нимноқилҳо электроника истифода бурда мешавад. Онҳо низ дар доираи finders истифода мешаванд: модулҳо ҳастанд, ба андозаи аз як тараф дорои lasers нахи чашми-бехатар, ки баромади 4 кВт, ки басомади 50 kHz ва давомнокии набзи 5-15 Н.С. аст.

табобати рӯизаминӣ

аст, таваҷҷӯҳи зиёд дар lasers нахи хурд барои микро ва nanoprocessing нест. Вақте ки аз кушода гирифтани қабати болоии, агар давомнокии набзи ба кӯтоҳтар аз 35 Заб, ҳеҷ маводи пошидани аст. Ин пешгирӣ ташаккули dimples ва дигар бозёфтҳо номатлуб. Дар ҳубубот дар низоми femtosecond истеҳсол таъсири ғайрихаттӣ, ки ҳассос ба wavelength нест ва атрофи аст тафсон нест, ки имконияти бе зарари ҷиддӣ ва ё суст шудани минтаќањои атрофи он кор мекунанд. Илова бар ин, аз сӯрохиҳо метавонад бо як чуқурии баланд ба паҳнои бурида - масалан, зуд (дар давоми як чанд милли сонияҳо) дар сӯрохиҳои хурд аз 1 мм истифода аз пӯлоди зангногир ҳубубот 800-АТИ бо басомади 1 МГс.

Ин Инчунин мумкин аст, ки ба истеҳсоли маводи шаффоф муносибат-рўизаминї, мисол, дар чашми инсон. Барои бурида замимаи дар microsurgery чашм, ҳубубот femtosecond vysokoaperturnym Линзаи зич таҳти ҳадаф дар як нуқтаи поён рӯи чашм бе расонидани зарари бар рӯи, балки чашми нобуд мавод дар бораи чуқурии назорат. Дар сатҳи ҳамвор намудани cornea, зеро рӯъё муҳим аст, ки ба солим боқӣ мемонад. Дар замимаи аст, ки аз поёни ҷудо, он гоҳ метавонед царакат карда, то ба рўизаминї Линзаи лазерӣ ташаккул excimer. Дигар барномаҳои тиббӣ дохил ҷарроҳӣ фарогирии набуда, дар dermatology, инчунин истифодаи намудҳои алоҳидаи томографияи мувофиќатии оптикӣ.

lasers femtosecond

lasers Femtosecond дар илм истифода бурда, ба барангехтан ба spectroscopy рўи лазерӣ, spectroscopy fluorescence бо қарори муваққатӣ, инчунин барои таҳқиқоти маводҳои умумӣ. Илова бар ин, онҳо барои истеҳсоли шона басомади femtosecond талаб метрология ва омӯзиши умумӣ лозим аст. Яке аз барномаҳои воқеӣ дар муддати кӯтоҳ мешавад дарунӣ атом аз маҳвораҳои СҶТ як насли нав, ки дурустии мавќеъ ба афзоиш хоҳад ёфт.

Ягона лазерӣ нахи басомади аст, ки бо як linewidth spectral камтар аз 1 kHz анҷом дода мешавад. Ин дастгоҳ таъсирбахш бо як қудрати истеҳсоли радиатсионӣ хурд аз 10 МВт ба 1W. Наёбад ариза дар соҳаи алоқа, метрология (мисол, дар gyroscopes нахи) ва spectroscopy.

Чӣ оянда аст?

Тавре ки барои дигар барномаҳои илмӣ, он аст, ҳанӯз ҳам бисёре аз онҳо омӯхта шудаанд. Барои мисол, муҳандисӣ ҳарбӣ, ки мумкин аст, дар соҳаҳои дигар истифода бурда мешавад, ки иборат аст, дар омезиши як болори нахи-лазерӣ ба даст овардани як чӯбро баланд бо истифода аз омезиши мантиқан ва ё spectral. Дар натиҷа, қудрати бештар аст, ки дар як чӯбро ягонаи-ҳолати даст.

Истеҳсоли lasers нахи босуръат меафзояд, хусусан барои эҳтиёҷоти саноати автомобилӣ. Ҳамчунин аст, иваз намудани дастгоҳҳои нахи ғайридавлатӣ нахдор нест. Илова ба беҳбудии умумӣ дар хароҷоти ва иҷрои, бештар амалӣ lasers femtosecond ва сарчашмањои supercontinuum нест. lasers нахи ишғол мавқеъҳои ва сарчашмаи беҳтар барои дигар намуди lasers.