Erbium (Er) legiruotas fosfatinis stiklaspasižymi daugybe naudingų savybių, todėl pastaraisiais metais išaugo Er: stiklo lazerių, skirtų naudoti kaip, paklausaplataus diapazono, pavyzdžiui, lazerio nuotolio nustatymo, tolimojo ryšio, dermatologijos ir lazerio sukeltos gedimo spektroskopijos (LIBS).Erbio skaidulų stiprintuvai užtikrina greitą pasaulinį ryšį per Ramiojo vandenyno kabelį tarp Honkongo ir Los Andželo, Er: stikliniai lazeriniai tolimačiai vis dažniau naudojamigynybos paraiškos ir žvalgyba, irEr: estetiniai stiklo lazeriaiįgauna traukąrandų šalinimasIr netgigydant plaukų slinkimąsukelta androgeninės alopecijos.
Šioms augančioms taikymo erdvėms reikalingas didelio tikslumo lazerinis stiklas su dideliais matmenų nuokrypiais ir didelės galios lazerinės dangos.Griežtos leistinos nuokrypos suteikia sistemų integratoriams pasitikėjimo, kad komponentus galima lengvai įdėti į jų sistemas be daug laiko reikalaujančio derinimo, tačiau šios specifikacijos yra iššūkis lazerinio stiklo gamintojams.Lazerinio stiklo gamintojams reikalinga procesų kontrolė ir dėmesys metrologijai, kad galėtų sukurti sudėtingus komponentus, reikalingus augančiai NIR lazerinės optikos erdvei.
KODĖL REIKIA ERBIU LEŠINYTAS STIKLAS?
Per pastaruosius kelis dešimtmečius buvo padaryta didelė pažanga fosfatų pagrindu pagamintoje lazerinėje technologijoje, nes buvo pagerinta išėjimo galia, trumpesnė impulsų trukmė, sumažintas sistemos dydis ir nauji veikimo bangos ilgiai.Er: stiklo lazeriai paprastai spinduliuoja akims saugiais bangos ilgiais – 1540 nm, 1550 nm arba 1570 nm, o tai labai naudinga nustatant atstumą ir kitose situacijose, kai spinduliai gali būti veikiami žmones.Šie bangos ilgiai yra naudingi dėl didelio perdavimo per atmosferą.1540 nm taip pat patiria minimalią melanino absorbciją, todėl Er: stiklo lazeriai yra optimalūs estetiniam lazeriniam naudojimui pacientams, kurių veido oda yra tamsesnė.
1 pav. Erbio energetinės būsenos.Er: stiklo lazeriai paprastai pumpuojami 800 nm arba 980 nm lazeriu ir spinduliuoja esant 1540 nm arba 1570 nm.
Fosfatinis stiklas pasiekia didelį pralaidumą ir gali būti legiruotas retųjų žemių atomais, tokiais kaip erbis ir iterbis, kad jis galėtų pasiekti populiacijos inversiją ir lazeruoti, kai yra veikiamas 800 nm arba 980 nm siurblio bangos ilgio (1 pav.).Er. Stiklas taip pat gali būti pumpuojamas fotonais esant 1480 nm, bet tai nepageidautina, nes efektyvumą galima sumažinti siurbiant ir skatinant emisiją, vykstančią tame pačiame bangos ilgio ir energijos diapazone.[3]Fosfatiniai stiklai taip pat pasižymi cheminiu stabilumu ir aukštu lazerio sukeltos žalos slenksčiu (LIDT), todėl Er:glass ir kiti legiruoti fosfatiniai stiklai yra idealūs NIR lazerio stiprinimo terpės kandidatai.
Fosfatiniai stiklai turi didesnį retųjų žemių jonų tirpumą nei silikatiniai stiklai, kurių matricos struktūra yra standesnė.[1]Tačiau jie turi siauresnį pralaidumą nei silikatiniai stiklai ir yra šiek tiek higroskopiški, o tai reiškia, kad jie sugeria daugiau drėgmės iš oro.Todėl jie taikomi tik jų pralaidumo programoms ir sistemoms, kur jie bus pakankamai apsaugoti nuo drėgmės dangomis ar kita optika.
GREIŽOS LEISTINĖS NUORODOS IR PROCESŲ KONTROLĖ
Daugeliui anksčiau aptartų programų, ypač lazeriniam nuotolio nustatymui gynybos reikmėms, dažnai reikia mažų Er: stiklo komponentų, kurių matmenų tolerancijos labai mažos.Tada šias smulkiai poliruotas lazerinio stiklo plokštes galima sudėti į agregatus, nereikia išlygiuoti arba visai nereikia.Jie gali sumažėti iki SIM kortelės dydžio ir dažnai neturi nuožulnių, nes yra tokie maži (2 pav.).Dėl to briaunos nuskilimo tikimybė yra didesnė.Šiems mažiems komponentams pasiekti griežtą lygiagretumą ir paviršiaus kokybės specifikacijas gali būti neįtikėtinai sudėtinga.Skaidri diafragma arba optinio paviršiaus dalis, kuri turi atitikti visas specifikacijas, dažnai yra beveik 100 %, todėl optinių paviršių kraštuose vietos klaidoms mažai arba visai nėra.
2 pav. Er: stiklo plokštės, naudojamos lazeriniam nuotolio nustatymui ir kitoms NIR lazerinėms reikmėms, dažnai yra įprastos SIM kortelės dydžio arba mažesnės.
Tai kam išgyventi visas šias bėdas?Ankstesni sprendimai dažnai buvo susiję su didesniais kelių kristalų komponentų mazgais, pritvirtintais prie Nd: YAG juostos.Šie papildomi komponentai gali apimti Brewster plokštes, prisotintus absorberius pasyviam Q perjungimui arba dažnio keitimo kristalus.Dažnio keitimo kristalai yra svarbūs nuotolio ieškiklyje ar kituose atvirame ore, nes neodimio spinduliuotės bangos ilgis yra daug pavojingesnis nei erbio ir turi būti perkeltas į ilgesnį bangos ilgį, kad būtų galima saugiai perduoti dideliais atstumais.
Tolimačio programos dažnai turi smūgio ir vibracijos reikalavimą, todėl sudėtinga sujungti kelis komponentus kartu laikantis visų specifikacijų.Pereinant nuo šių senų dizainų prie vieno poliruoto Er gabalo: stiklas, atliekantis tas pačias užduotis su įvairiomis dangomis, sumažino sistemos dydį ir kainą.YAG kristalai dažnai naudojami Brewsterio kampu, tačiau tą patį efektą galima pasiekti naudojant dangas.Kadangi Er:stiklo plokštes bet kokiu atveju reikia padengti, naudinga pridėti tokio tipo dangą, kad būtų kuo daugiau funkcionalumo ir sutaupytų išlaidų kitur.
Kadangi fosfatiniai stiklai yra šiek tiek higroskopiški, nepadengtas Er: stiklas paliekamas lauke keletą dienų, jis gali suirti.Paviršiaus kokybė turi būti kontroliuojama prieš dengiant, kad drėgmė nepatektų į stiklą.Dangos, nusodintos ant galutinio stiklo plokštės poliruotų paviršių, padeda apsaugoti juos nuo šio skilimo.
Bendros mažo, didelio tikslumo Er specifikacijos: stiklo plokščių briaunos yra <5 lanko min. statmenumas, galai <10 lanko sek., o paviršiaus kokybė geresnė nei 10–5 įbrėžimų.Šios sudėtingos specifikacijos reikalauja švarios aplinkos, labai kontroliuojamų procesų ir minimalaus prisilietimo laiko.
Lazerinio stiklo galuose paprastai yra tik du poliruoti paviršiai, o kiti paviršiai yra šlifuoti, tačiau kai kurios šių Er: stiklo plokštės pusės taip pat yra poliruotos ir labai toleruojamos, kad būtų supaprastintas lygiavimas.Pasirinkimas, kurias puses poliruoti ir padengti pirmiausia, kurias puses poliruoti prieš arba po pjaustymo ir kada naudoti vienpusį ar dvipusį poliravimą, lemia kainą ir išeigą.Išeiga tarp neinformuoto proceso ir patyrusio gamintojo optimizuoto proceso gali lengvai siekti tris kartus.
Siekiant sutrumpinti prisilietimo laiką ir padidinti derlių, optimalu, kad visa gamyba ir dengimas būtų atliekami vienoje vietoje.Kiekvieną kartą, kai iš dalies baigta dalis siunčiama iš vienos vietos į kitą, labai padidėja užteršimo ir sugadinimo tikimybė, taip pat pailgėja eilės laikas.
KELIOS AUKŠTO Dangčio dangos
Vienas iš iššūkių gaminant mažas Er:stiklo plokštes, skirtas nuotoliniam nustatymui ir kitiems tiksliam NIR pritaikymui, yra tai, kad ant skirtingų komponento pusių dažnai padengiamos kelios dangos.Tai sunku, nes prieš dengiant reikia tvirtinti ir apsaugoti nesugadintus nepadengtus paviršius.Gamintojams taip pat yra iššūkis išvengti perpurškimo ar perpūtimo ant galinės plokštės pusės, kuri turi būti apsaugota dengiant.Galuose yra antirefleksinės (AR) dangos su aukštu lazės sukeltos žalos slenksčiu (LIDT).Kraštuose taip pat yra aukštos LIDT AR dangos, leidžiančios patekti į siurblio spindulį.Siurblio galia visada yra didesnė už emisiją.Kai kurios keturpusės plokštės netgi turi papildomų dangų, skirtų įmontuotiems didelio atspindžio ertmių veidrodžiams, bangos ilgio diskriminacijai ir siurblio šviesos atmetimui.
METROLOGIJA: JEI NEGALI IZMATUOTI, NEGALIMA TO PAdaryti
Gamybos tikslumas ir proceso kontrolė yra nenaudingi be tinkamos metrologijos, reikalingos norint tinkamai išmatuoti ir patikrinti pagrindines specifikacijas.Lazeriniai interferometrai, tokie kaip ZYGO Verifier, dažnai naudojami plokštumui matuoti, tačiau matuojant mažas Er:glass plokštes galinis paviršius pradeda trukdyti matuoti priekinį paviršių dėl griežtos lygiagretumo specifikacijos.Operatoriai gali tai apeiti patepdami galinį paviršių vazelinu ar kita medžiaga, tačiau tada šį paviršių reikia nuvalyti iš naujo ir padidėja komponentų pažeidimo tikimybė.Tačiau naujausios plokštumo matavimo pažangos pašalina galinio paviršiaus poveikį ir leidžia atlikti plokštumo matavimus greičiau ir su mažesne žalos tikimybe.Skiedros ant plokščių kraštų gali neleisti operatoriams tiksliai išmatuoti lygumo, todėl proceso kontrolė gamybos metu tampa dar svarbesnė.Statmenumas ir pleištas paprastai tikrinami naudojant dvigubo praėjimo autokolimatorių.
Didėjanti Er: stiklo lazerių taikymo sritis ir toliau skatins optinių komponentų gamintojus kurti vis didesnio tikslumo lazerinį stiklą ir dangas.1540 nm ir 1570 nm akims saugaus lazerio taikymas padeda padaryti naudojimą saugesnį, padidina pasitikėjimą estetinėmis lazerio procedūromis ir pagerina ryšius dideliais atstumais.Geriausias patarimas yra tai, kad kuriant NIR lazerinę sistemą;aptarkite savo konkrečius taikymo poreikius su savo komponentų tiekėju, kad gautumėte patarimų, kaip pasirinkti niuansuotą tinkamo lazerinio stiklo ir kitų komponentų pasirinkimą.
Šį straipsnį parašė Cory Boone, vyriausiasis techninės rinkodaros inžinierius, „Edmund Optics“ (Baringtonas, NJ) ir Mike'as Middletonas, „Edmund Optics Florida“ (Oldsmaras, FL) operacijų vadovas.
Daugiau informacijos apie produktą galite apsilankyti mūsų svetainėje:
https://www.erbiumtechnology.com/
El. paštas:devin@erbiumtechnology.com
WhatsApp: +86-18113047438
Faksas: +86-2887897578
Pridėti: Nr.23, Chaoyang kelias, Xihe gatvė, Longquanyi rajonas, Čengdu, 610107, Kinija.
Atnaujinimo laikas: 2022-01-01
