Ербиево (Er) фосфатно стъклопроявява много полезни свойства, което доведе до повишено търсене през последните години на Er: стъклени лазери за приложения катоширокообхватни като лазерно определяне на разстоянието, комуникации на дълги разстояния, дерматология и спектроскопия на лазерно индуцирано разрушаване (LIBS).Усилвателите с ербиеви влакна позволяват бърза глобална комуникация в транстихоокеанския кабел между Хонконг и Лос Анджелис, Er: стъклените лазерни далекомери се използват все повече вотбранителни приложения и разузнаване, иEr: стъклени естетични лазеринабират популярност запремахване на белезии дорилечение на косопадпричинени от андрогенна алопеция.
Тези нарастващи области на приложение изискват високопрецизно лазерно стъкло с взискателни толеранси на размерите и лазерни покрития с висока мощност.Тесните допуски дават увереност на системните интегратори, че компонентите могат лесно да бъдат поставени в техните системи без отнемащо време подравняване, но тези спецификации представляват предизвикателство за производителите на лазерно стъкло.Контролът на процесите и фокусът върху метрологията са необходими на производителите на лазерно стъкло, за да създадат взискателните компоненти, необходими за нарастващото пространство на NIR лазерната оптика.
ЗАЩО СТЪКЛО С ЕРБИЙ?
През последните няколко десетилетия беше постигнат значителен напредък в базираната на фосфат лазерна технология по отношение на подобрена изходна мощност, по-кратка продължителност на импулса, намален размер на системата и нови работни дължини на вълната.Er:стъклените лазери обикновено излъчват при безопасни за очите дължини на вълната от 1540nm, 1550nm или 1570nm, което е изключително полезно при измерване на разстояние и други ситуации, при които хората могат да бъдат изложени на лъчите.Тези дължини на вълните се възползват от високото предаване през атмосферата.1540nm също изпитва минимална абсорбция от меланина, което прави Er: стъклените лазери оптимални за естетични лазерни приложения при пациенти с по-тъмен тен.
Фигура 1. Енергийни състояния на ербий.Er:стъклените лазери обикновено се изпомпват с 800nm или 980nm лазер и излъчват при 1540nm или 1570nm.
Фосфатното стъкло достига високо предаване и може да бъде легирано с редкоземни атоми като ербий и итербий, така че да може да достигне инверсия на населението и лазер, когато е изложено на помпа с дължина на вълната от 800 nm или 980 nm (Фигура 1).Er: стъклото също може да бъде изпомпвано от фотони при 1480 nm, но това е нежелателно, тъй като ефективността може да бъде намалена от изпомпване и стимулирано излъчване, възникващо при същата дължина на вълната и енергийна лента.[3]Фосфатните стъкла също така се възползват от химическата стабилност и високите прагове на увреждане, причинени от лазер (LIDTs), което прави Er:стъклото и другите легирани фосфатни стъкла идеални кандидати за NIR лазерна усилваща среда.
Фосфатните стъкла имат по-висока разтворимост на редкоземни йони от силикатните стъкла, които имат по-твърда матрична структура.[1]Въпреки това, те имат по-тясна честотна лента от силикатните стъкла и са леко хигроскопични, което означава, че абсорбират повече влага от въздуха.Следователно те са ограничени до приложения в тяхната честотна лента и системи, където ще бъдат достатъчно защитени от влага чрез покрития или друга оптика.
СТРОГИ ДОПУСТИМИ ОТКЛОНЕНИЯ И КОНТРОЛ НА ПРОЦЕСА
Много от приложенията, обсъдени по-рано, особено лазерното измерване на разстояние за отбранителни приложения, често изискват малки Er: стъклени компоненти с изключително тесни толеранси на размерите.След това тези фино полирани плочи от лазерно стъкло могат да бъдат пуснати в комплекти с малко или никакво подравняване.Те могат да стигнат до размера на SIM карта и често нямат скоси, защото са толкова малки (Фигура 2).Това прави по-вероятно отчупването на ръба.Постигането на плътен паралелизъм и спецификации за качество на повърхността на тези малки компоненти може да бъде невероятно предизвикателство.Чистият отвор или част от оптичната повърхност, която трябва да отговаря на всички спецификации, често е почти 100%, оставяйки малко или никакво място за грешка около краищата на оптичните повърхности.
Фигура 2. Er: стъклени плочи, използвани за лазерно измерване на разстояние и други NIR лазерни приложения, често са с размерите на обикновена SIM карта или по-малки.
Така че защо да преминавате през всички тези проблеми?Предишните решения често включваха по-големи възли от множество кристални компоненти, прикрепени към Nd: YAG прът.Тези допълнителни компоненти могат да включват плочи на Брюстър, насищащи се абсорбери за пасивно Q-превключване или кристали за преобразуване на честота.Кристалите за честотно преобразуване са важни в далекомери или други приложения на открито, тъй като дължината на вълната на излъчване на неодим е много по-опасна от ербия и трябва да бъде изместена към по-голяма дължина на вълната, преди да може безопасно да се предава на дълги разстояния.
Приложенията за далекомер често имат изискване за удари и вибрации, което затруднява свързването на множество компоненти заедно, като същевременно отговаря на всички спецификации.Преминаването от тези стари дизайни към единично полирано парче Er: стъкло, изпълняващо същите задачи с различни покрития, намали размера и цената на системата.Кристалите YAG често се използват под ъгъл на Брюстър, но същият ефект може да се постигне чрез използване на покрития.Тъй като Er:стъклените плочи така или иначе трябва да бъдат покрити, е полезно да добавите този тип покритие, за да съберете възможно най-много функционалност и да спестите разходи другаде.
Тъй като фосфатните стъкла са леко хигроскопични, ако Er: стъклото без покритие се остави навън за няколко дни, то може да се разгради.Качеството на повърхността трябва да се контролира преди нанасяне на покритие, за да се предотврати навлизането на влага в стъклото.Покритията, нанесени върху полираните повърхности на крайната стъклена плоча, помагат за защитата им от това разграждане.
Общи спецификации за малки, високопрецизни Er: стъклените плочи са <5 arcmin перпендикулярност за ръбовете, <10 arcsec перпендикулярност за краищата и качество на повърхността, по-добро от 10-5 scratch dig.Тези взискателни спецификации изискват чиста среда, силно контролирани процеси и минимизирано време за докосване.
Лазерното стъкло обикновено има само две полирани повърхности в краищата, докато останалите повърхности са шлифовани, но някои от страните на тези Er: стъклени плочи също са полирани и имат висока толерантност за опростяване на подравняването.Изборът на това кои страни да се полират и да се покрият първо, кои страни да се полират преди или след нарязване и кога да се използва едностранно или двустранно полиране, всичко това определя разходите и производителността.Разликата в добива между неинформиран процес и процес, оптимизиран от опитен производител, лесно може да бъде толкова голяма, колкото коефициент три.
За да се намали времето за допир и да се подобрят добивите, оптимално е цялото производство и покритие да се извършват на едно място.Всеки път, когато частично завършената част се изпраща между различни места, вероятността от замърсяване и повреда значително се увеличава, заедно с допълнително време на опашка.
МНОЖЕСТВО ВИСОКИ ПОКРИТИЯ
Едно предизвикателство при производството на малки Er: стъклени плочи за измерване на разстояние и други прецизни NIR приложения е, че множество покрития често се нанасят върху различни аспекти на компонента.Това е трудно поради необходимото фиксиране и защита на непокрити повърхности преди нанасяне на покритие.За производителите също е предизвикателство да избегнат прекомерно пръскане или продухване върху задната страна на плочата, която трябва да бъде защитена по време на нанасяне на покритие.Краищата разполагат с антирефлексни (AR) покрития с високи прагове на увреждане, причинени от лазер (LIDTs).Ръбовете също така разполагат с висококачествени LIDT AR покрития, които пропускат лъча на помпата.Мощността на помпата винаги е по-висока от тази на емисиите.Някои четиристранни плочи дори имат допълнителни покрития за вградени огледала с висока отразяваща кухина, дискриминация по дължина на вълната и отхвърляне на светлината на помпата.
МЕТРОЛОГИЯ: АКО НЕ МОЖЕТЕ ДА ГО ИЗМЕРИТЕ, НЕ МОЖЕТЕ ДА ГО НАПРАВИТЕ
Производствената прецизност и контролът на процеса са безполезни без подходящата метрология, необходима за правилно измерване и проверка на ключови спецификации.Лазерни интерферометри, като ZYGO Verifier, често се използват за измерване на плоскост, но при измерване на малки Er:стъклени плочи задната повърхност започва да пречи на измерванията на предната повърхност поради взискателната спецификация за паралелност.Операторите могат да заобиколят това, като нанесат вазелин или друго вещество върху задната повърхност, но след това тази повърхност трябва да се почисти отново и вероятността от повреда на компонентите се увеличава.Въпреки това, скорошният напредък в измерването на плоскостта елиминира ефектите от задната повърхност и позволява измерванията на плоскостта да се правят по-бързо и с по-малка вероятност от повреда.Счупванията по краищата на плочите могат да попречат на операторите да измерват точно плоскостта, което прави контрола на процеса по време на производството още по-важен.Перпендикулярността и клинът обикновено се проверяват с помощта на автоколиматор с двойно преминаване.
Нарастващото пространство за приложение на Er: стъклени лазери ще продължи да тласка производителите на оптични компоненти да създават все по-прецизно лазерно стъкло и покрития.1540nm и 1570nm безопасни за очите лазерни приложения помагат да се направи употребата по-безопасна, повишават увереността чрез естетични лазерни процедури и подобряват комуникацията на дълги разстояния.Най-добрият наличен съвет е, че когато разработвате NIR лазерна система;обсъдете вашите специфични нужди за приложение с вашия доставчик на компоненти за насоки при навигация в нюансирания избор на подходящо лазерно стъкло и други компоненти.
Тази статия е написана от Cory Boone, водещ инженер по технически маркетинг, Edmund Optics (Barrington, NJ) и Mike Middleton, оперативен мениджър, Edmund Optics Florida (Oldsmar, FL).
Повече информация за продукта можете да посетите нашия уебсайт:
https://www.erbiumtechnology.com/
Електронна поща:devin@erbiumtechnology.com
WhatsApp: +86-18113047438
Факс: +86-2887897578
Добавяне: No.23, Chaoyang road, Xihe street, Longquanyi distrcit, Chengdu, 610107, Китай.
Време за актуализация: 01 април 2022 г
