Introduktion til "sjælen" i faststoflasere

Introduktion til "sjælen" i faststoflasere

Mainstreamfaststoflasermaterialer

Kernen i enhver laser er laserens arbejdsstof, og arbejdsstoffet i et faststoflaserer i det væsentlige fast. De fleste faststoflasermedier er sammensat af krystalmatricer og dopede atomer eller ioner med laseraktivitet, mens amorfe (glas)matricer er relativt sjældne. Den seneste udvikling inden for keramisk fremstillingsteknologi forventes at udvide anvendelsesområdet for billige og højkvalitets lasermaterialer betydeligt, som kan fremstilles i en størrelse, der er meget større end krystalmaterialer.

Kernematerialer til almindeligt anvendte faststoflasere

Rubin: Dens kemiske sammensætning er kromdoteret aluminiumoxid (Cr:Al₂O₃). Kunstige rubiner har en lignende kemisk sammensætning som rubiner af ædelstenskvalitet, men de er af højere renhed og kvalitet. De fremstår lyserøde og har en laserbølgelængde på 694,3 nanometer.

2. Neodym-doteret yttriumaluminiumgranat (Nd:YAG): Kunstig krystal med en laserbølgelængde på 1064 nanometer tilhører nær-infrarødt lys og er fuldstændig usynlig og farlig for øjnene. Nd:YAG er i øjeblikket det mest anvendte faststoflasermateriale og overgår langt rubin. Hovedårsagen er, at dets lasertærskel er lavere, og det kan opnå højere outputenergi med den samme inputenergi.

3. Neodym-doteret yttriumvanadat (Nd:YVO₄) Det omtales ofte blot som "vanadat" og er blevet det foretrukne materiale til diodepumpede faststoflasere med lav til mellemstor effekt (op til flere watt) på grund af dets store stimulerede emissionstværsnit, lave lasertærskel og polariserede udgangsegenskaber. Driftsbølgelængderne er 1064 nanometer og 1340 nanometer, og efter frekvensfordobling kan det udsende lasere med bølgelængder på 532 nanometer og 670 nanometer.

4. Neodym-dopet glas (Nd:Glas): Ved at bruge amorft glas som matrix ligner dets laseregenskaber dem for Nd:YAG. Dens største ulempe er, at dets termiske ledningsevne er relativt lav, kun 1/10 af en krystals, hvilket gør det vanskeligt at køle det i højeffektapplikationer. Fordelen ligger dog i, at det kan laves til lasermedier med en diameter på over 30 cm, hvilket effektivt kontrollerer energitætheden og undgår skader på optiske komponenter på kilojoule-niveau.pulserende laser, og som har en relativt lav pris.

Andre vigtige faststoflasermaterialer, erbiumdopede materialer: inklusive erbiumdoteret yttriumaluminiumgranat (Er:YAG, udgangsbølgelængde 2940 nanometer) og erbiumdoteret glas (Er:Glas, udgangsbølgelængde 1540 nanometer). Holmiumdopede materialer: inklusive holmiumdoteret yttriumaluminiumgranat (Ho:YAG), holmiumdoteret lithiumyttriumfluorid (Ho:YLF) og holmiumdoteret glas (Ho:glas, udgangsbølgelængde 2000 til 2100 nanometer). Thuliumdopede materialer: inklusive thuliumdoteret yttriumaluminiumgranat (Tm:YAG), thuliumdoteret lutetiumaluminiumgranat (Tm:LuAG) og thulium-holmium-co-doteret lithiumyttriumfluorid (Tm,Ho:YLF, udgangsbølgelængde 2000 til 2030 nanometer). Ytterbium-dopede materialer: såsom ytterbium-dopet kaliumgadoliniumwolframat (Yb:KGW, udgangsbølgelængde 1025 til 1045 nanometer). Alexandrit (udgangsbølgelængde 655 til 815 nanometer). Titanium-dopet safir (Ti:Safir, udgangsbølgelængde 840 til 1100 nanometer)