Erbiummal (Er) adalékolt foszfátüvegszámos jótékony tulajdonságot mutat, ami az elmúlt években megnövekedett kereslethez vezetett az Er: üveglézerek iránt az as alkalmazásokhozszéles körű, mint a lézeres távolságmérő, a távolsági kommunikáció, a bőrgyógyászat és a lézer-indukált leállási spektroszkópia (LIBS).Az erbium szálas erősítők gyors globális kommunikációt tesznek lehetővé a Hongkong és Los Angeles közötti csendes-óceáni kábelen, Er: az üveglézeres távolságmérőket egyre gyakrabban használjákvédelmi alkalmazások és felderítés, ésEr: üvegesztétikai lézerekegyre nagyobb teret nyernekhegesedés eltávolításasőt méghajhullás kezeléseandrogenetikus alopecia okozza.
Ezek a növekvő alkalmazási területek nagy pontosságú lézerüveget igényelnek, igényes mérettűréssel és nagy teljesítményű lézerbevonatokkal.A szigorú tűréshatárok a rendszerintegrátorok számára biztosak abban, hogy az alkatrészek könnyen beilleszthetők rendszerükbe, időigényes összehangolás nélkül, de ezek a specifikációk kihívást jelentenek a lézerüveg-gyártók számára.A lézerüveg-gyártók számára folyamatszabályozásra és a metrológiára való összpontosításra van szükség ahhoz, hogy a növekvő NIR lézeroptikai térhez szükséges igényes alkatrészeket létrehozzák.
MIÉRT ERBIUM-DOPELT ÜVEG?
Az elmúlt évtizedekben jelentős előrelépések történtek a foszfát alapú lézertechnológiában a jobb kimeneti teljesítmény, a rövidebb impulzus időtartam, a csökkentett rendszerméret és az új működési hullámhosszok tekintetében.Er: Az üveglézerek általában 1540 nm, 1550 nm vagy 1570 nm-es, szembiztos hullámhosszon bocsátanak ki, ami rendkívül előnyös a távolságmérésnél és más olyan helyzetekben, amikor embereket érhetnek a sugarak.Ezek a hullámhosszak a légkörön keresztüli nagy áteresztőképességüknek köszönhetőek.Az 1540 nm-en a melanin minimális abszorpciója is tapasztalható, így az Er: üveglézerek optimálisak az esztétikai lézeres alkalmazásokhoz sötétebb arcbőrű betegeknél.
1. ábra Az erbium energiaállapotai.Er: Az üveglézereket általában 800 vagy 980 nm-es lézerrel pumpálják, és 1540 vagy 1570 nm-en bocsátanak ki.
A foszfátüveg nagy áteresztőképességű, és ritkaföldfém-atomokkal, például erbiummal és itterbiummal adalékolható, így elérheti a populáció inverzióját és a lázat, ha 800 nm vagy 980 nm-es szivattyú hullámhosszának van kitéve (1. ábra).Er: az üveget 1480 nm-en fotonok is pumpálhatják, de ez nem kívánatos, mert a hatásfok csökkenthető pumpálással és stimulált emisszióval, amely ugyanabban a hullámhosszon és energiasávban történik.[3]A foszfátüvegek a kémiai stabilitás és a magas lézer-indukált károsodási küszöb (LIDT) előnyeit is élvezik, így az Er:glass és más adalékolt foszfátüvegek ideális jelöltek a NIR lézeres erősítésű közegekhez.
A foszfátüvegek ritkaföldfém-ionjai jobban oldódnak, mint a szilikátüvegek, amelyek merevebb mátrixszerkezettel rendelkeznek.[1]Azonban szűkebb a sávszélességük, mint a szilikát üvegeknek, és enyhén higroszkóposak, ami azt jelenti, hogy több nedvességet szívnak fel a levegőből.Ezért sávszélességükben és rendszereikben olyan alkalmazásokra korlátozódnak, ahol bevonatok vagy más optikák kellően védik őket a nedvességtől.
SZOROS TŰRÉSEK ÉS FOLYAMATOK SZABÁLYOZÁSA
A korábban tárgyalt alkalmazások közül sok, különösen a védelmi alkalmazások lézeres távolságmérője, gyakran kis Er: üvegkomponenseket igényel rendkívül szűk mérettűréssel.Ezek a finomra csiszolt lézerüveg táblák azután összeállításokba ejthetők úgy, hogy nincs szükség igazításra, vagy alig van szükség.Sim-kártya méretűek lehetnek, és gyakran nincsenek ferdén, mert olyan kicsik (2. ábra).Ez valószínűbbé teszi a peremletörést.A szoros párhuzamosság és felületminőségi előírások elérése ezeken a kis alkatrészeken hihetetlenül nagy kihívást jelenthet.Az átlátszó apertúra vagy az optikai felület azon része, amelynek meg kell felelnie minden specifikációnak, gyakran közel 100%, így alig vagy egyáltalán nem hagy tévedést az optikai felületek szélei körül.
2. ábra Er: A lézeres távolságméréshez és más NIR lézeres alkalmazásokhoz használt üveglapok gyakran akkorák, mint egy általános SIM-kártya, vagy kisebbek.
Akkor miért kell keresztülmenni ezen a sok gondon?A korábbi megoldások gyakran több kristálykomponensből álló nagyobb részegységeket tartalmaztak, amelyek egy Nd: YAG rúdhoz voltak csatlakoztatva.Ezek a kiegészítő alkatrészek lehetnek Brewster lemezek, telíthető abszorberek a passzív Q-kapcsoláshoz vagy frekvenciakonverziós kristályok.A frekvenciakonverziós kristályok fontosak a távolságmérőben vagy más szabadtéri alkalmazásokban, mivel a neodímium emissziós hullámhossza sokkal veszélyesebb, mint az erbiumé, és hosszabb hullámhosszra kell eltolni, mielőtt biztonságosan továbbítható lenne nagy távolságokra.
A távolságmérő alkalmazások gyakran ütés- és rezgésigényesek, ami megnehezíti a több komponens egymáshoz ragasztását, miközben minden előírásnak megfelel.Ezekről a régi konstrukciókról egyetlen, csiszolt Er-darabra való átállás: ugyanazokat a feladatokat különböző bevonatokkal rendelkező üvegek csökkentik a rendszer méretét és költségét.A YAG kristályokat gyakran Brewster-szögben használják, de ugyanaz a hatás érhető el bevonatok használatával.Mivel az Er:glass táblákat mindenképpen be kell vonni, előnyös, ha ilyen típusú bevonatot adunk hozzá, hogy a lehető legtöbb funkcionalitást beépítsük, és máshol megtakarítsuk a költségeket.
Mivel a foszfátüvegek enyhén higroszkóposak, bevonat nélküli Er: az üveget több napig kint hagyják, az lebomolhat.A bevonat bevonása előtt ellenőrizni kell a felület minőségét, hogy megakadályozzuk a nedvesség bejutását az üvegbe.A végső üveglap csiszolt felületére felvitt bevonatok segítenek megvédeni őket ettől a degradációtól.
A kisméretű, nagy pontosságú Erre vonatkozó általános előírások: az üveglapok éleinek merőlegessége <5 ívperc, a végeinél <10 ívmásodperc, és a felület minősége jobb, mint 10-5 karcolás.Ezek az igényes specifikációk tiszta környezetet, szigorúan ellenőrzött folyamatokat és minimális érintési időt igényelnek.
A lézerüvegnek általában csak két polírozott felülete van a végein, míg a többi felületet csiszolják, de ezeknek az Er: üveglapoknak néhány oldala is polírozott, és nagymértékben tűrhető az igazítás egyszerűsítése érdekében.A költséget és a hozamot az határozza meg, hogy melyik oldalt kell először polírozni és bevonni, melyik oldalt kell polírozni a kockázás előtt vagy után, és mikor kell egy- vagy kétoldalas polírozást alkalmazni.A tájékozatlan folyamat és a tapasztalt gyártó által optimalizált folyamat közötti hozamkülönbség könnyen elérheti a háromszorost is.
Az érintési idő csökkentése és a hozamok javítása érdekében optimális, ha minden gyártást és bevonatot egy helyen végeznek.Minden alkalommal, amikor a részben kész alkatrészt különböző helyekre szállítják, nagymértékben megnő a szennyeződés és a sérülés valószínűsége, valamint megnövekszik a várakozási idő.
TÖBBSZÖR HIGH LIDT BEVONAT
A távolságméréshez és más precíziós NIR alkalmazásokhoz használt kis Er:üveglapok gyártásának egyik kihívása az, hogy gyakran több bevonatot hordanak fel az alkatrész különböző oldalaira.Ez nehéz, mert az érintetlen, bevonat nélküli felületek bevonat előtti rögzítése és védelme szükséges.Szintén kihívást jelent a gyártók számára, hogy elkerüljék a túlpermetezést vagy átfújást a födém hátoldalán, amelyet a bevonatolás során védeni kell.A végek tükröződésgátló (AR) bevonattal rendelkeznek, magas lézerindukált károsodási küszöbértékkel (LIDT).Az élek magas LIDT AR bevonattal is rendelkeznek, hogy beengedjék a szivattyú sugarát.A szivattyú teljesítménye mindig nagyobb, mint a kibocsátásé.Egyes négyoldalas födémek még további bevonattal is rendelkeznek a beépített, nagy visszaverőképességű üreges tükrökhöz, a hullámhossz megkülönböztetéshez és a szivattyú fényelnyomásához.
METROLÓGIA: HA NEM TUDJA MÉRNI, NEM KÉSZÍTHETI
A gyártási precizitás és a folyamatirányítás haszontalan a kulcsfontosságú specifikációk megfelelő méréséhez és ellenőrzéséhez szükséges megfelelő metrológia nélkül.A lézeres interferométereket, például a ZYGO Verifier-t gyakran használják a síkság mérésére, de kis Er:glass lapok mérésekor a hátsó felület zavarni kezd az elülső felület mérésében a párhuzamosság követelményei miatt.A kezelők ezt megkerülhetik, ha vazelint vagy más anyagot kennek a hátsó felületre, de ezt a felületet újra meg kell tisztítani, és megnő az alkatrészek sérülésének valószínűsége.Azonban a laposságmérésben a közelmúltban elért fejlemények kiküszöbölik a hátsó felület hatásait, és lehetővé teszik a síkságmérés gyorsabb elvégzését és a sérülések kisebb valószínűségét.A födémek szélein lévő forgácsok megakadályozhatják, hogy a kezelők pontosan mérjék a síkságot, ami még fontosabbá teszi a gyártás során a folyamatszabályozást.A merőlegességet és az éket általában kettős áteresztésű autokollimátorral ellenőrzik.
Az Er: üveglézerek növekvő alkalmazási területe továbbra is arra készteti az optikai alkatrészek gyártóit, hogy egyre nagyobb pontosságú lézerüvegeket és bevonatokat hozzanak létre.Az 1540 nm-es és 1570 nm-es szembiztos lézeralkalmazások segítenek a biztonságosabb használatban, növelik az önbizalmat az esztétikus lézeres eljárások révén, és javítják a távolsági kommunikációt.A rendelkezésre álló legjobb tanács az, hogy NIR lézerrendszer fejlesztésekor;beszélje meg konkrét alkalmazási igényeit az alkatrész beszállítójával, hogy útmutatást kapjon a megfelelő lézerüveg és egyéb alkatrészek árnyalt választékában való navigáláshoz.
Ezt a cikket Cory Boone, az Edmund Optics (Barrington, NJ) vezető műszaki marketingmérnök és Mike Middleton, az Edmund Optics floridai (Oldsmar, FL) üzemeltetési vezetője írta.
További termékinformációkért látogassa meg weboldalunkat:
https://www.erbiumtechnology.com/
Email:devin@erbiumtechnology.com
WhatsApp: +86-18113047438
Fax: +86-2887897578
Hozzáadás: No.23, Chaoyang út, Xihe utca, Longquanyi kerület, Chengdu, 610107, Kína.
Frissítés időpontja: 2022. április 01
