Erbium (Er) katkılı fosfat camson yıllarda Er: cam lazerlere olan talebin artmasına neden olan birçok yararlı özellik sergilemektedir.lazer mesafe bulma, uzun mesafeli iletişim, dermatoloji ve lazer kaynaklı arıza spektroskopisi (LIBS) gibi geniş kapsamlı.Erbium fiber yükselticiler, Hong Kong ve Los Angeles arasındaki transpasifik kabloda hızlı küresel iletişim sağlar, Er: cam lazer telemetreler giderek daha fazla kullanılmaktadırsavunma uygulamaları ve keşif, VeEr: cam estetik lazerleriçin çekiş kazanıyoryara izi kaldırmave hattasaç dökülmesini tedavi etmekandrogenetik alopesi neden olur.
Büyüyen bu uygulama alanları, zorlu boyutsal toleranslara ve yüksek güçlü lazer kaplamalara sahip yüksek hassasiyetli lazer camı gerektirir.Sıkı toleranslar, sistem entegratörlerine bileşenlerin zaman alıcı hizalama olmadan kolayca sistemlerine yerleştirilebileceği konusunda güven verir, ancak bu özellikler lazer cam üreticileri için bir zorluk teşkil eder.Büyüyen NIR lazer optik alanı için gerekli olan zorlu bileşenleri oluşturmak için lazer cam üreticileri için proses kontrolü ve metrolojiye odaklanma gereklidir.
NEDEN ERBİYUM KATKILI CAM ?
Son birkaç on yılda, iyileştirilmiş çıkış gücü, daha kısa atım süresi, azaltılmış sistem boyutu ve yeni çalışma dalga boyları açısından fosfat bazlı lazer teknolojisinde önemli ilerlemeler kaydedilmiştir.Er:glass lazerler genellikle 1540nm, 1550nm veya 1570nm gibi göze zarar vermeyen dalga boylarında ışık yayar; bu da uzaklık bulma ve insanların ışınlara maruz kalabileceği diğer durumlarda oldukça faydalıdır.Bu dalga boyları, atmosfer yoluyla yüksek iletimden yararlanır.1540nm ayrıca melanin tarafından minimum düzeyde emilir ve bu da Er: cam lazerleri daha koyu tenli hastalarda estetik lazer uygulamaları için ideal hale getirir.
Şekil 1. Erbiyumun enerji durumları.Er:glass lazerler tipik olarak 800nm veya 980nm lazerle pompalanır ve 1540nm veya 1570nm'de yayar.
Fosfat cam yüksek iletimlere ulaşır ve erbiyum ve iterbiyum gibi nadir toprak atomları ile katkılanabilir, böylece 800nm veya 980nm'lik bir pompa dalga boyuna maruz kaldığında popülasyon inversiyonuna ve lazere ulaşabilir (Şekil 1).Er: cam ayrıca 1480nm'de fotonlar tarafından pompalanabilir, ancak bu istenmeyen bir durumdur çünkü pompalama ve aynı dalga boyu ve enerji bandında meydana gelen uyarılmış emisyon ile verimlilik düşebilir.[3]Fosfat camları ayrıca kimyasal kararlılıktan ve yüksek lazer kaynaklı hasar eşiklerinden (LIDT'ler) yararlanarak Er:cam ve diğer katkılı fosfat camlarını NIR lazer kazanç ortamı için ideal adaylar haline getirir.
Fosfat camlar, daha sert bir matris yapısına sahip olan silikat camlara göre daha yüksek nadir toprak iyonları çözünürlüğüne sahiptir.[1]Bununla birlikte, silikat camlardan daha dar bir bant genişliğine sahiptirler ve hafif higroskopiktirler, yani havadan daha fazla nem emerler.Bu nedenle, bant genişliklerindeki uygulamalarla ve kaplamalar veya diğer optiklerle nemden yeterince korunacakları sistemlerle sınırlıdırlar.
SIKI TOLERANSLAR VE SÜREÇ KONTROLÜ
Daha önce tartışılan uygulamaların çoğu, özellikle savunma uygulamaları için lazer telemetre, genellikle son derece sıkı boyutsal toleranslara sahip küçük Er: cam bileşenleri gerektirir.Bu ince cilalı lazer cam levhalar daha sonra çok az hizalama gerektirmeden veya hiç hizalama gerektirmeden düzeneklere bırakılabilir.Bir SIM kart boyutuna inebilirler ve çok küçük oldukları için genellikle eğimleri yoktur (Şekil 2).Bu, kenar talaşlarını daha olası hale getirir.Bu küçük bileşenlerde sıkı paralellik ve yüzey kalitesi özelliklerine ulaşmak inanılmaz derecede zor olabilir.Net açıklık veya optik yüzeyin tüm spesifikasyonları karşılaması gereken kısmı genellikle neredeyse %100'dür ve optik yüzeylerin kenarlarında hataya çok az yer bırakır veya hiç yer bırakmaz.
Şekil 2. Lazer mesafe bulma ve diğer NIR lazer uygulamaları için kullanılan Er:cam levhalar genellikle yaygın bir SIM kart boyutunda veya daha küçüktür.
Öyleyse neden tüm bu beladan geçelim?Önceki çözümler genellikle bir Nd:YAG çubuğuna bağlı çok sayıda kristal bileşenin daha büyük alt montajlarını içeriyordu.Bu ek bileşenler arasında Brewster plakaları, pasif Q-anahtarlama için doyurulabilir emiciler veya frekans dönüştürme kristalleri yer alabilir.Frekans dönüştürme kristalleri telemetre veya diğer açık hava uygulamalarında önemlidir çünkü neodimyumun emisyon dalga boyu erbiyumdan çok daha tehlikelidir ve uzun mesafelerde güvenli bir şekilde iletilebilmesi için daha uzun bir dalga boyuna kaydırılması gerekir.
Telemetre uygulamaları genellikle bir şok ve titreşim gereksinimine sahiptir, bu da tüm özellikleri karşılarken birden fazla bileşenin birbirine bağlanmasını zorlaştırır.Bu eski tasarımlardan tek bir parlatılmış Er camına geçiş: aynı görevleri çeşitli kaplamalarla gerçekleştiren cam, sistem boyutunu ve maliyetini azalttı.YAG kristalleri genellikle Brewster açısında kullanılır, ancak aynı etki kaplamalar kullanılarak da elde edilebilir.Er:glass levhaların her halükarda kaplanması gerektiğinden, mümkün olduğu kadar fazla işlevsellik sağlamak ve başka yerlerde maliyetten tasarruf etmek için bu tür kaplamaya eklemek faydalıdır.
Fosfat camlar hafif higroskopik olduğundan, kaplanmamış Er:cam birkaç gün dışarıda bırakılırsa bozulabilir.Nemin cama geçmesini önlemek için kaplamadan önce yüzey kalitesi kontrol edilmelidir.Nihai cam levhanın cilalı yüzeylerinde biriken kaplamalar, onları bu bozulmadan korumaya yardımcı olur.
Küçük, yüksek hassasiyetli Er: cam levhaların ortak özellikleri, kenarlar için <5 arkdak diklik, uçlar için <10 arksn diklik ve 10-5 çizik kazıdan daha iyi bir yüzey kalitesidir.Bu zorlu özellikler, temiz bir ortam, yüksek düzeyde kontrollü süreçler ve en aza indirilmiş temas süresi gerektirir.
Lazer camın uçlarında normalde sadece iki parlatılmış yüzey bulunurken, diğer yüzeyler taşlanmıştır, ancak bu Er: cam levhaların bazı kenarları da hizalamayı basitleştirmek için parlatılmıştır ve yüksek toleranslıdır.Önce hangi kenarların parlatılacağı ve kaplanacağı, hangi kenarların doğramadan önce veya sonra parlatılacağı ve tek taraflı veya çift taraflı cilalamanın ne zaman kullanılacağının seçimi, maliyeti ve verimi belirler.Bilgisiz bir süreç ile deneyimli bir üretici tarafından optimize edilmiş bir süreç arasındaki verim farkı kolaylıkla üç kat fazla olabilir.
Dokunma süresini azaltmak ve verimi artırmak için tüm imalat ve kaplamanın tek bir yerde gerçekleştirilmesi en uygunudur.Kısmen bitmiş parça farklı konumlar arasında her gönderildiğinde, ek kuyruk süresiyle birlikte kirlenme ve hasar olasılığı büyük ölçüde artar.
ÇOKLU YÜKSEK KAPAKLI KAPLAMALAR
Uzaklık bulma ve diğer hassas NIR uygulamaları için küçük Er:cam levhaların üretilmesindeki zorluklardan biri, çoğu zaman bileşenin farklı yüzlerinde çoklu kaplamaların biriktirilmesidir.Bu, kaplamadan önce bozulmamış kaplanmamış yüzeylerin gerekli sabitlenmesi ve korunması nedeniyle zordur.Kaplama sırasında korunması gereken kütüğün arka tarafında aşırı püskürtme veya üflemeden kaçınmak da üreticiler için bir zorluktur.Uçlar, yüksek lazer kaynaklı hasar eşiklerine (LIDT'ler) sahip yansıma önleyici (AR) kaplamalara sahiptir.Kenarlarda ayrıca pompa ışınının içeri girmesine izin veren yüksek LIDT AR kaplamaları bulunur.Pompa gücü her zaman emisyondan daha yüksektir.Bazı dört kenarlı plakalar, yerleşik yüksek yansıtmalı boşluk aynaları, dalga boyu ayrımı ve pompa ışığı reddi için ek kaplamalara bile sahiptir.
METROLOJİ: ÖLÇEMEZSENİZ, YAPAMAZSINIZ
Temel özellikleri düzgün bir şekilde ölçmek ve doğrulamak için gereken uygun metroloji olmadan üretim hassasiyeti ve süreç kontrolü işe yaramaz.ZYGO Verifier gibi lazer interferometreler genellikle düzlüğü ölçmek için kullanılır, ancak küçük Er:cam plakaları ölçerken, zorlu paralellik özelliği nedeniyle arka yüzey ön yüzey ölçümleriyle karışmaya başlar.Operatörler, arka yüzeye Vazelin veya başka bir madde uygulayarak bu sorunu çözebilir, ancak bu yüzeyin yeniden temizlenmesi gerekir ve bileşen hasarı olasılığı artar.Bununla birlikte, düzlük ölçümündeki son gelişmeler, arka yüzeyden kaynaklanan etkileri ortadan kaldırır ve düzlük ölçümlerinin daha hızlı ve daha az hasar olasılığıyla yapılmasını sağlar.Levhaların kenarlarındaki talaşlar, operatörlerin düzlüğü doğru bir şekilde ölçmesini engelleyebilir, bu da üretim sırasında proses kontrolünü daha da önemli hale getirir.Diklik ve kama tipik olarak bir çift geçişli otokolimatör kullanılarak doğrulanır.
Er: cam lazerler için büyüyen uygulama alanı, optik bileşen üreticilerini daha yüksek ve daha yüksek hassasiyetli lazer camı ve kaplamaları oluşturmaya zorlamaya devam edecektir.1540nm ve 1570nm göze zarar vermeyen lazer uygulamaları, kullanımı daha güvenli hale getirmeye, estetik lazer prosedürleriyle güveni artırmaya ve uzun mesafeli iletişimi iyileştirmeye yardımcı olur.Mevcut en iyi tavsiye, bir NIR lazer sistemi geliştirirken;Uygun lazer camı ve diğer bileşenlerin incelikli seçiminde rehberlik etmesi için bileşen tedarikçinizle özel uygulama ihtiyaçlarınızı görüşün.
Bu makale Edmund Optics (Barrington, NJ) Baş Teknik Pazarlama Mühendisi Cory Boone ve Edmund Optics Florida (Oldsmar, FL) Operasyon Müdürü Mike Middleton tarafından yazılmıştır.
Daha fazla ürün bilgisi, web sitemizi ziyarete gelebilirsiniz:
https://www.erbiumtechnology.com/
E-posta:devin@erbiumtechnology.com
WhatsApp: +86-18113047438
Faks: +86-2887897578
Adres: No.23, Chaoyang yolu, Xihe caddesi, Longquanyi bölgesi, Chengdu,610107, Çin.
Güncelleme Zamanı: Nisan-01-2022
