Erbij (Er) fosfatno stekloima veliko koristnih lastnosti, kar je v zadnjih letih privedlo do povečanega povpraševanja po Er: steklenih laserjih za aplikacije, kot soširoko paleto, kot so lasersko določanje razdalje, komunikacije na dolge razdalje, dermatologija in lasersko povzročena razgradna spektroskopija (LIBS).Ojačevalniki iz erbijevih vlaken omogočajo hitro globalno komunikacijo v transpacifiškem kablu med Hongkongom in Los Angelesom, Er: stekleni laserski merilniki razdalje se vse pogosteje uporabljajo vobrambne aplikacije in izvidništvo, inEr: stekleni estetski laserjise vse bolj uveljavljajoodstranjevanje brazgotinin celozdravljenje izpadanja laski jih povzroča androgena alopecija.
Ti rastoči prostori uporabe zahtevajo visoko natančno lasersko steklo z zahtevnimi dimenzijskimi tolerancami in zmogljivimi laserskimi premazi.Ozke tolerance dajejo sistemskim integratorjem zaupanje, da je mogoče komponente preprosto namestiti v njihove sisteme brez zamudnega poravnave, vendar te specifikacije predstavljajo izziv za proizvajalce laserskega stekla.Proizvajalci laserskega stekla potrebujejo nadzor nad procesom in osredotočenost na meroslovje, da ustvarijo zahtevne komponente, potrebne za rastoči prostor NIR laserske optike.
ZAKAJ STEKLO, DOPIRANO Z ERBIJEM?
V zadnjih nekaj desetletjih je bil v laserski tehnologiji na osnovi fosfatov dosežen pomemben napredek v smislu izboljšane izhodne moči, krajšega trajanja impulza, zmanjšane velikosti sistema in novih delovnih valovnih dolžin.Er:glass laserji običajno oddajajo pri valovnih dolžinah 1540 nm, 1550 nm ali 1570 nm, ki so varne za oči, kar je zelo koristno pri določanju razdalje in drugih situacijah, kjer so ljudje lahko izpostavljeni žarkom.Te valovne dolžine imajo koristi od visokega prenosa skozi ozračje.1540 nm ima tudi minimalno absorpcijo melanina, zaradi česar so laserji iz Er: stekla optimalni za estetske laserske aplikacije pri bolnikih s temnejšo poltjo.
Slika 1. Energijska stanja erbija.Er:glass laserji se običajno črpajo z laserjem 800 nm ali 980 nm in oddajajo pri 1540 nm ali 1570 nm.
Fosfatno steklo doseže visoko prepustnost in ga je mogoče dopirati z atomi redkih zemelj, kot sta erbij in iterbij, tako da lahko doseže populacijsko inverzijo in laser, ko je izpostavljeno valovni dolžini črpalke 800 nm ali 980 nm (slika 1).Er: steklo bi lahko črpali tudi s fotoni pri 1480 nm, vendar je to nezaželeno, ker bi se učinkovitost lahko zmanjšala s črpanjem in stimuliranimi emisijami, ki se pojavljajo v isti valovni dolžini in energijskem pasu.[3]Fosfatna stekla imajo tudi koristi od kemične stabilnosti in visokih pragov poškodb, povzročenih z laserjem (LIDT), zaradi česar so Er:steklo in druga dopirana fosfatna stekla idealni kandidati za medije za pridobivanje laserja NIR.
Fosfatna stekla imajo večjo topnost ionov redkih zemelj kot silikatna stekla, ki imajo bolj togo matrično strukturo.[1]Vendar pa imajo ožjo pasovno širino kot silikatna stekla in so rahlo higroskopična, kar pomeni, da absorbirajo več vlage iz zraka.Zato so omejeni na aplikacije v svojih pasovnih širinah in sistemih, kjer bodo dovolj zaščiteni pred vlago s premazi ali drugo optiko.
OTROKE TOLERANCE IN NADZOR PROCESA
Številne aplikacije, o katerih smo govorili prej, zlasti lasersko merjenje razdalje za obrambne aplikacije, pogosto zahtevajo majhne komponente Er: stekla z izjemno majhnimi tolerancami dimenzij.Te fino polirane plošče iz laserskega stekla lahko nato spustite v sklope z malo ali nič poravnave.Lahko se zmanjšajo na velikost kartice SIM in pogosto nimajo poševnih robov, ker so tako majhni (slika 2).Zaradi tega je večja verjetnost lomljenja robov.Doseganje tesne paralelnosti in specifikacij kakovosti površine na teh majhnih komponentah je lahko neverjetno zahtevno.Čista zaslonka ali del optične površine, ki mora izpolnjevati vse specifikacije, je pogosto skoraj 100-odstoten, tako da okoli robov optičnih površin ne pušča veliko prostora za napake.
Slika 2. Er:steklene plošče, ki se uporabljajo za lasersko merjenje razdalje in druge laserske aplikacije NIR, so pogosto velikosti navadne kartice SIM ali manjše.
Zakaj torej iti skozi vse te težave?Prejšnje rešitve so pogosto vključevale večje podsestave več kristalnih komponent, pritrjenih na palico Nd: YAG.Te dodatne komponente lahko vključujejo Brewsterjeve plošče, nasičene absorberje za pasivno preklop Q ali kristale za pretvorbo frekvence.Kristali za frekvenčno pretvorbo so pomembni pri daljinomerih ali drugih aplikacijah na prostem, ker je emisijska valovna dolžina neodija veliko bolj nevarna kot erbija in jo je treba premakniti na daljšo valovno dolžino, preden se lahko varno prenaša na velike razdalje.
Aplikacije daljinomerov pogosto zahtevajo udarce in tresljaje, kar oteži povezovanje več komponent skupaj ob izpolnjevanju vseh specifikacij.Prehod s teh starih modelov na en sam, poliran kos Er: stekla, ki opravlja enake naloge z različnimi premazi, je zmanjšal velikost sistema in stroške.Kristali YAG se pogosto uporabljajo pod Brewsterjevim kotom, vendar je enak učinek mogoče doseči z uporabo premazov.Ker je Er:steklene plošče vseeno treba premazati, je koristno dodati to vrsto premaza, da zagotovite čim več funkcionalnosti in prihranite stroške drugje.
Ker so fosfatna stekla nekoliko higroskopična, se lahko razgradi, če Er: steklo brez premaza nekaj dni ostane zunaj.Kakovost površine je treba kontrolirati pred nanosom premaza, da preprečimo prehajanje vlage v steklo.Premazi, naneseni na polirane površine končne steklene plošče, jih pomagajo zaščititi pred to degradacijo.
Splošne specifikacije za majhne, visoko natančne Er: steklene plošče imajo <5 kotnih minut pravokotnosti za robove, <10 kotnih sekund pravokotnosti za konce in kakovost površine, boljšo od 10-5 prask.Te zahtevne specifikacije zahtevajo čisto okolje, visoko nadzorovane procese in minimalen čas dotika.
Lasersko steklo ima običajno samo dve polirani površini na koncih, medtem ko so ostale površine brušene, vendar so nekatere stranice teh Er: steklenih plošč tudi polirane in imajo visoko toleranco za poenostavitev poravnave.Izbira, katere strani najprej polirati in premazati, katere strani polirati pred ali po rezanju na kocke in kdaj uporabiti enostransko ali dvostransko poliranje, vse določa stroške in donos.Razlika v izkoristku med neinformiranim postopkom in postopkom, ki ga je optimiziral izkušen proizvajalec, je lahko velika kot faktor tri.
Da bi skrajšali čas dotikanja in izboljšali izkoristek, je optimalno, da se vsa proizvodnja in nanašanje premazov izvajata na enem mestu.Vsakič, ko se delno dokončan del pošlje med različnimi lokacijami, se verjetnost kontaminacije in poškodb močno poveča, skupaj z dodatnim časom v čakalni vrsti.
VEČ PREMAZOV Z VISOKIMI POKROVI
Eden od izzivov pri izdelavi majhnih Er:steklenih plošč za merilnike razdalje in druge natančne NIR aplikacije je, da se na različne vidike komponente pogosto nanese več premazov.To je težko zaradi zahtevanega fiksiranja in zaščite neokrnjenih nepremazanih površin pred premazovanjem.Za proizvajalce je tudi izziv, da se izognejo prekomernemu škropljenju ali pihanju na zadnji strani plošče, ki jo je treba zaščititi med nanašanjem premaza.Konci imajo antirefleksne (AR) premaze z visokimi pragovi poškodb, ki jih povzroči laser (LIDT).Robovi imajo tudi visoko LIDT AR premaze, ki prepuščajo črpalni žarek.Moč črpalke je vedno večja od moči emisije.Nekatere štiristranske plošče imajo celo dodatne premaze za vgrajena ogledala z votlino z visoko odbojnostjo, razlikovanje valovnih dolžin in zavračanje svetlobe črpalke.
MEROSLOVJE: ČE NE MOREŠ IZMERITI, NE MOREŠ USPETI
Natančnost izdelave in nadzor procesa sta neuporabna brez ustreznega meroslovja, potrebnega za pravilno merjenje in preverjanje ključnih specifikacij.Laserski interferometri, kot je ZYGO Verifier, se pogosto uporabljajo za merjenje ravnosti, vendar pri merjenju majhnih Er:steklenih plošč zadnja površina začne motiti meritve sprednje površine zaradi zahtevne specifikacije vzporednosti.Operaterji se lahko temu izognejo tako, da na zadnjo površino nanesejo vazelin ali drugo snov, vendar je treba to površino nato ponovno očistiti in verjetnost poškodb komponent se poveča.Vendar pa nedavni napredek pri merjenju ravnosti odpravlja učinke hrbtne površine in omogoča hitrejše merjenje ravnosti ter z manjšo verjetnostjo poškodb.Ostružki na robovih plošč lahko operaterjem preprečijo natančno merjenje ravnosti, zaradi česar je nadzor procesa med proizvodnjo še pomembnejši.Pravokotnost in zagozdenost se običajno preverita z dvoprehodnim avtokolimatorjem.
Naraščajoči prostor za uporabo za laserje iz stekla Er bo še naprej spodbujal proizvajalce optičnih komponent k ustvarjanju vse natančnejšega laserskega stekla in premazov.Za oči varne laserske aplikacije 1540 nm in 1570 nm pomagajo narediti varnejšo uporabo, povečati zaupanje z estetskimi laserskimi posegi in izboljšati komunikacijo na dolge razdalje.Najboljši razpoložljivi nasvet je, da pri razvoju laserskega sistema NIR;se pogovorite o svojih specifičnih potrebah glede uporabe s svojim dobaviteljem komponent za navodila pri krmarjenju pri niansirani izbiri ustreznega laserskega stekla in drugih komponent.
Ta članek sta napisala Cory Boone, vodilni inženir tehničnega trženja, Edmund Optics (Barrington, NJ) in Mike Middleton, vodja operacij, Edmund Optics Florida (Oldsmar, FL).
Več informacij o izdelku lahko obiščete našo spletno stran:
https://www.erbiumtechnology.com/
E-naslov:devin@erbiumtechnology.com
WhatsApp: +86-18113047438
Faks: +86-2887897578
Dodaj: št. 23, cesta Chaoyang, ulica Xihe, okrožje Longquanyi, Chengdu, 610107, Kitajska.
Čas posodobitve: 1. aprila 2022
