RP Photonics Encyclopedia - лазеры с ламповой накачкой, дуговые лампы, импульсные лампы, мощные, Nd: YAG-лазеры

1. Типы ламп
2. Насосная камера
3. Gain Media для ламповых лазеров
4. Достопримечательности и ограничения ламповой накачки
5. Список используемой литературы

Найти более подробную информацию о поставщике на конец статьи энциклопедии или зайдите в наш

Вас еще нет в списке? Получите вашу запись!

Легированный изолятор твердотельные лазеры по сути всегда с оптической накачкой и источником накачки обычно является лазерный диод или какой-то газоразрядный фонарь; в редких случаях используется вольфрам галогенные лампы , которые не являются газоразрядными лампами, а скорее похожи на обычные лампы накаливания.

Типы ламп

Газоразрядные лампы, используемые для лазерной накачки, сгруппированы в две категории: дуговые лампы и импульсные лампы. Дуговые лампы оптимизированы для непрерывная операция волны тогда как импульсные лампы (фонари) производят насос импульсы для свободного хода или Лазеры с модуляцией добротности , (Обратите внимание, что термин дуговая лампа часто неправильно используется вместо дуговой лампы .) Оба типа ламп в основном состоят из стеклянной трубки, заполненной небольшим количеством газа (например, криптона в нескольких атмосферах) и имеющего металлический электрод на каждом конце.

Вспышки часто снабжаются электрической энергией от конденсатора. Энергия передается через некоторые электронные компоненты ( сеть формирования импульсов ), которые влияют на длительность импульса накачки.

Для накачки твердотельных лазеров обычно используются линейные лампы с расстоянием между электродами от 5 до 15 см. (Для других целей используются лампы с короткой дугой с гораздо меньшим расстоянием между электродами, обычно менее 1 мм, иногда также с угольными электродами.) Форма электродов лампы зависит от режима работы: импульсные лампы имеют закругленные катоды, в то время как остроконечные катоды лучше подходят для дуговых ламп, которые работают с гораздо меньшей плотностью тока. Приложенная плотность тока также может оказать существенное влияние на генерируемый оптический спектр; Дуговые лампы непрерывного действия часто имеют ярко выраженный линейный спектр, тогда как импульсные лампы имеют более плавную спектральную форму.

Насосная камера

Рисунок 1: Лазерный стержень с ламповой накачкой в ​​охлаждаемой водой камере насоса с отражающими стенками.

лазерный кристалл лазера с ламповой накачкой обычно сравнительно долго сторона накачкой стержень , адаптированный к длине лампы. Во многих случаях лазерный стержень и лампа расположены внутри эллиптического насосная камера с отражающими стенками, так что больший процент генерируемого света накачки может быть поглощен в лазерном стержне. Избыточное тепло отводится охлаждающей водой, и для защиты лазерного стержня от дополнительного лазерного стекла ультрафиолетовый свет испускается лампой.

Более подробно обсуждается в статье на насосные камеры ,

Другой тип твердотельного лазера, который подходит для накачки лампы, является накачкой лица лазерная пластина , Здесь множество ламп прокачивает плиту через ее большую поверхность, возможно, с обеих сторон. Свет насоса может быть введен через слой охлаждающей воды.

В любом случае, низкий яркость ламп ограничивает выбор геометрии. Например, конец насоса требует более высокой яркости и поэтому возможно только при лазерные диоды (или иногда другие виды лазеров).

Gain Media для ламповых лазеров

Рисунок 2: Насосная камера для Nd: стеклянный стержень усилители , Фотография любезно предоставлена Ekspla ,

Что касается среды усиления, наиболее распространенным типом лазера с ламповой накачкой является Nd: YAG лазер , В этом случае чаще всего используются лампы с криптоновым наполнением, поскольку излучение криптона является сильным в области между 750 и 900 нм, где Nd: YAG имеет сильное поглощение линий. Другой усиленный неодимом усилитель такие как Nd: YLF и Nd: YVO4 также являются подходящими. Они имеют относительно широкие полосы поглощения и являются четырехуровневый лазерный носитель , так что они могут использоваться с умеренной интенсивностью накачки и использовать значительную часть лампы спектр , Менее распространенные лазеры с ламповой накачкой основаны на александрит (с ксеноновыми лампами), Ti: сапфир , Cr: от LiSAF , или же лазерные красители ,

Как правило, относительно большой лазерные кристаллы необходимы для лазеров с ламповой накачкой. Это затрудняет применение определенных типов кристаллов, которые трудно выращивать с высоким качеством при больших размерах. Керамический усилитель , которые могут быть сделаны очень большими, подходят.

Достопримечательности и ограничения ламповой накачки

Первый лазер Рубиновый лазер, построенный Майманом [1], накачивался импульсной лампой, и хотя лазеры с диодной накачкой стали очень распространенными из-за ряда преимуществ, лазеры с ламповой накачкой будут продолжать использоваться в течение длительного времени. Их основными преимуществами являются:

• Могут генерироваться очень высокие мощности накачки (особенно пиковые мощности).
• Цена за ватт генерируемой мощности накачки для ламп намного ниже, чем для лазерных диодов.
• Лампы достаточно надежны, например, невосприимчивы к скачкам напряжения или тока.

Недостатки:

• Срок службы ламп очень ограничен - обычно от нескольких сотен до нескольких тысяч часов.
• эффективность розетки лазера мало - как правило, не более нескольких процентов. Последствия этого не только более высокое потребление электроэнергии, но и более высокая тепловая нагрузка, что делает необходимым более мощный система охлаждения и сильный тепловая линза затрудняя достижение хорошего качество луча ,
• Электропитание лазеров с ламповой накачкой связано с высоким напряжением, которое повышает вопросы безопасности ,
• Низкая яркость накачки (по сравнению с достижимой с помощью диодных лазеров) и широкий диапазон длин волн излучения исключают многие твердотельные усиливающие среды.
• Лампы являются относительно шумными источниками накачки, что приводит к более высоким уровням лазерный шум , Например, лазеры с ламповой накачкой с модуляцией добротности часто демонстрируют относительно сильные импульсные флуктуации.

Однако срок службы устройства, энергоэффективность, охлаждение и тепловое линзирование не являются действительно важными вопросами, например, когда лампа-вспышка работает с низкой частотой повторения импульсов и низкой средней мощностью, как требуется, например, при гравировании и маркировка системы. В таких ситуациях специфические преимущества лампы явно доминируют. С другой стороны, мощный непрерывная волна лазеры с ламповой накачкой, а также импульсные лазеры, работающие на высоких частота следования импульсов все больше и больше заменяются на устройства с диодной накачкой, такие как тонкодисковые лазеры а также волоконные лазеры ,

Список используемой литературы

[1] TH Maiman, «Стимулированное оптическое излучение в рубине», Nature 187, 493 (1960) (первая экспериментальная демонстрация лазера) [2] T. Reichert et al. «Источники света с непрерывной лазерной накачкой: новые концепции», Appl. Оптик 32 (33), 6607 (1993) [3] W. Koechner, Твердотельная лазерная техника , 6-е изд., Springer, Берлин (2006)

(Предложите дополнительную литературу!)

Смотрите также: твердотельные лазеры , насосные камеры , лазеры с диодной накачкой , твердотельные лазеры , мощные лазеры , YAG лазеры , лазерная безопасность
и другие статьи в категории лазеры

Если вам понравилась эта статья, поделитесь ею с друзьями и коллегами, например, через социальные сети:

Похожие

Комментарии