Vetru di fosfatatu dopatu à Erbium (Er).mostra assai pruprietà benefica, chì hà purtatu à una dumanda cresce in l 'ùrtimi anni per Er: lasers vetru per appiicazioni comularga cum'è a telemetria laser, cumunicazioni à longa distanza, dermatologia è spettroscopia di rottura indotta da laser (LIBS).L'amplificatori in fibra di Erbiu permettenu una cumunicazione globale rapida in u cable transpacificu trà Hong Kong è Los Angeles, Er: i telemetri laser di vetru sò sempre più usati inapplicazioni di difesa è ricunniscenza, èEr: laser estetichi di vetruguadagnanu trazione pereliminazione di cicatriciè ancutrattà a perdita di capellicausata da alopecia androgenetica.
Questi spazii di applicazioni in crescita necessitanu vetru laser d'alta precisione cù tolleranze dimensionali esigenti è rivestimenti laser d'alta putenza.Tolleranze strette dannu à l'integratori di sistema cunfidenza chì i cumpunenti ponu esse facilmente posti in i so sistemi senza l'allineamentu di tempu, ma queste specificazioni presentanu una sfida à i pruduttori di vetru laser.U cuntrollu di u prucessu è un focusu nantu à a metrologia sò necessarii per i fabricatori di vetru laser per creà i cumpunenti esigenti necessarii per u crescente spaziu di l'ottica laser NIR.
Perchè u vetru drogatu à l'erbiu ?
In l'ultimi decennii, avanzamenti significativi sò stati fatti in a tecnulugia laser basata in fosfati in quantu à a putenza di output mejorata, a durata di l'impulsu più corta, a dimensione di u sistema ridutta è a nova lunghezza d'onda operativa.Er: lasers di vetru cumunimenti emettenu à e lunghezze d'onda di 1540nm, 1550nm, o 1570nm, chì hè assai benefiziu in u rangefinding è altre situazioni induve a ghjente pò esse esposta à i fasci.Queste lunghezze d'onda beneficianu di una trasmissione elevata attraversu l'atmosfera.1540nm sperimenta ancu un assorbimentu minimu da a melanina, facendu Er: laser di vetru ottimali per l'applicazioni laser estetiche nantu à i pazienti cù carnagione più scura.
Figura 1. Stati energetichi di l'erbiu.Er: i laser di vetru sò tipicamente pompati cù un laser 800nm o 980nm è emettenu à 1540nm o 1570nm.
U vetru di fosfatatu righjunghji trasmissioni elevate è pò esse dopatu cù atomi di terra rara cum'è l'erbiu è l'itterbiu in modu chì pò ghjunghje à l'inversione di a pupulazione è a lase quandu espostu à una lunghezza d'onda di pompa di 800 nm o 980 nm (Figura 1).Er: u vetru puderia ancu esse pumped by photons à 1480nm, ma questu hè indesevule perchè l'efficienza puderia esse calata da u pumping è l'emissione stimulata chì si trovanu in a listessa lunghezza d'onda è banda d'energia.[3]I vetri di fosfatatu prufittà ancu di a stabilità chimica è di alti limiti di danni indotti da laser (LIDT), facendu Er:glassu è altri vetri di fosfati dopati candidati ideali per i media di guadagnu laser NIR.
I vetri di fosfatatu anu una solubilità più altu di i ioni di terra rara cà i vetri di silicate, chì presentanu una struttura di matrice più rigida.[1]Tuttavia, presentanu una larghezza di banda più stretta di i vetri di silicate è sò ligeramente igroscòpichi, chì significa chì assorbanu più umidità da l'aria.Per quessa, sò limitati à l'applicazioni in a so larghezza di banda è sistemi induve seranu abbastanza prutetti da l'umidità da i rivestimenti o altre ottiche.
TIGHT TOLERANCE E PROCESSU CONTROL
Parechje di l 'applicazzioni discutitu nanzu, in particulare laser rangefinding per appiicazioni di difesa, spessu bisognu di picculu Er: cumpunenti vetru cù tolleranze dimensionale estremamente strette.Queste lastre finemente lucidate di vetru laser ponu esse lasciate in assemblee cù pocu o nisun allinamentu necessariu.Puderanu falà à a dimensione di una carta SIM è spessu ùn anu micca bisellu perchè sò cusì chjuchi (Figura 2).Questu rende più prubabile di scaccià i bordi.Ottene un parallelismu strettu è e specificazioni di qualità di a superficia nantu à questi picculi cumpunenti pò esse incredibbilmente sfida.L'apertura chjara, o parte di a superficia ottica chì deve risponde à tutte e specificazioni, hè spessu quasi 100%, lascendu pocu o nisun spaziu per l'errore intornu à i bordi di e superfici ottiche.
Figura 2. Er: lastre di vetru utilizatu per u laser rangefinding è altre applicazioni laser NIR sò spessu a dimensione di una carta SIM cumuni o più chjuca.
Allora perchè passà per tuttu stu prublema?Soluzioni precedenti spessu implicavanu subassismblies più grande di cumpunenti di cristalli multipli attaccati à una barra Nd: YAG.Questi cumpunenti supplementari puderanu include piastre Brewster, assorbitori saturabili per Q-switching passivi, o cristalli di cunversione di frequenza.I cristalli di cunversione di frequenza sò impurtanti in u telemetro o altre applicazioni à l'aria aperta perchè a lunghezza d'onda di emissione di neodimiu hè assai più periculosa di l'erbiu è deve esse spustata à una lunghezza d'onda più longa prima di pudè esse trasmessa in modu sicuru à longu distanzi.
L'applicazioni di telemetri sò spessu esigenza di scossa è vibrazione, chì rende l'unione di più cumpunenti inseme mentre risponde à tutte e specificazioni difficili.Passendu da sti vechji disinni à un pezzu unicu è lucidatu di Er: vetru chì rializeghja i stessi compiti cù diversi rivestimenti ridutta a dimensione è u costu di u sistema.I cristalli YAG sò spessu usati à l'angolo di Brewster, ma u listessu effettu pò esse realizatu cù l'usu di rivestimenti.Siccomu Er: lastre di vetru deve esse rivestite in ogni modu, hè benefica per aghjunghje in stu tipu di revestimentu per imballà in quant'è funziunalità pussibule è risparmià u costu in altrò.
Perchè i bicchieri di fosfatatu sò pocu hygroscopic, se uncoated Er: vetru hè lasciatu fora di parechji ghjorni si pò degrade.A qualità di a superficia deve esse cuntrullata prima di u revestimentu per impedisce chì l'umidità si move in u vetru.I rivestimenti dipositati nantu à e superfici pulite di a lastra di vetru finali aiutanu à prutege da questa degradazione.
Specificazioni cumuni per i picculi, alta precisione Er: lastre di vetru sò <5 arcmin perpendicularity per i bordi, <10 arcsec di perpendicularity per l'estremità, è una qualità di superficia megliu cà 10-5 scratch dig.Queste specificazioni esigenti necessitanu un ambiente pulitu, prucessi altamente cuntrullati è u tempu di toccu minimizatu.
Laser vetru nurmalmente hà solu dui superfici lucidati nant'à i fini mentri lu restu di i superfici sò ground, ma certi di i lati di sti Er: lastra vetru sò dinù lucidatu è assai tolleranza à simplificà alignment.L'scelta di quale lati per lucidare è mantellu prima, quali lati per lucidare prima o dopu à dicing, è quandu aduprà lucidatura unilaterale o doppiu, tutti determinanu u costu è u rendiment.A diferenza in u rendiment trà un prucessu micca infurmatu è un prucessu ottimizzatu da un fabricatore espertu pò esse facilmente quant'è un fattore di trè.
Per riduce u tempu di toccu è migliurà i rendimenti, hè ottimali per avè tutte a fabricazione è u revestimentu realizatu in un locu unicu.Ogni volta chì a parte parzialmente finita hè spedita trà e diverse lochi, a probabilità di contaminazione è danni aumentanu assai, cù u tempu di fila supplementu.
RIVESTIMENTI MULTIPLI D'ALTA LIDT
Una sfida cù a fabricazione di e piccule lastre di vetru Er: per a telemetria è altre applicazioni NIR di precisione hè chì parechji rivestimenti sò spessu depositati nantu à sfarente sfaccettate di u cumpunente.Questu hè difficiule per via di a fissazione necessaria è a prutezzione di e superfici pristine senza rivestimentu prima di rivestimentu.Hè ancu una sfida per i pruduttori per evità l'overspray o u soffiu nantu à a parte posteriore di a lastra, chì deve esse prutetta durante u revestimentu.L'estremità presentanu rivestimenti anti-riflettenti (AR) cù soglie di dannu indottu da lase elevate (LIDT).I bordi anu ancu un altu rivestimentu LIDT AR per lascià in u fasciu di pompa.A putenza di a pompa hè sempre più altu ch'è quellu di l'emissione.Alcune lastre à quattru lati anu ancu rivestimenti supplementari per specchi di cavità d'alta riflessione integrati, discriminazione di lunghezza d'onda è reiezione di a luce di pompa.
METROLOGIA : SI ÙN PUdite MISURU ÙN PUdite FARE
A precisione di fabricazione è u cuntrollu di u prucessu sò inutili senza a metrologia curretta necessaria per misurà è verificà e specificazioni chjave.Laser interferometers, comu un Verifier ZYGO, sò spessu usata à misurà flatness, ma quannu misurà picculu Er: lastra di vetru a superficia daretu principia à interferiscenu cù e misurazioni di a superficia di fronte per via di a specificazione parallelismu esigenti.L'operatori ponu attornu à questu applicà vaselina o una altra sustanza à a superficia posteriore, ma sta superficia deve esse ripulita è a probabilità di danni di cumpunenti hè aumentata.In ogni casu, i recenti avanzati in a misurazione di piattezza eliminanu l'effetti da a superficia posteriore è permettenu e misure di piattezza per esse fatta più rapidamente è cù menu probabilità di danni.Chips nantu à i bordi di e lastre ponu impedisce à l'operatori di misurà accuratamente a piattezza, chì rende ancu più impurtante u cuntrollu di u prucessu durante a fabricazione.A perpendicularità è a cunea sò tipicamente verificate cù un autocollimatore di doppia passata.
U spaziu di appiecazione crescente per Er: i laser di vetru cuntinueghjanu à spinghje i pruduttori di cumpunenti ottici per creà vetri è rivestimenti laser di precisione più altu è più altu.L'applicazioni laser di 1540nm è 1570nm aiutanu à fà un usu più sicuru, à rinfurzà a fiducia attraversu e prucedure laser estetiche è à migliurà e cumunicazioni à longa distanza.U megliu cunsigliu dispunibule hè chì quandu si sviluppa un sistema laser NIR;discute i vostri bisogni specifichi di l'applicazione cù u vostru fornitore di cumpunenti per guidà in a navigazione di a selezzione sfumata di vetru laser propiu è altri cumpunenti.
Questu articulu hè statu scrittu da Cory Boone, Lead Technical Marketing Engineer, Edmund Optics (Barrington, NJ) è Mike Middleton, Operations Manager, Edmund Optics Florida (Oldsmar, FL).
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Tempu d'aghjurnamentu: Apr-01-2022
