Erbium (Er) gedoteerde fosfaatglastoon baie voordelige eienskappe, wat gelei het tot 'n groter aanvraag in onlangse jare na Er: glaslasers vir toepassings sooswydverspreid soos laserafstandbepaling, langafstandkommunikasie, dermatologie en lasergeïnduseerde afbreekspektroskopie (LIBS).Erbiumveselversterkers maak vinnige wêreldwye kommunikasie moontlik in die transpasifiese kabel tussen Hong Kong en Los Angeles, Eh: glaslaserafstandmeters word toenemend gebruik inverdedigingsaansoeke en verkenning, enEr: glas estetiese lasersbesig is om aanslag te kry virdie verwydering van littekensen selfsbehandeling van haarverliesveroorsaak deur androgenetiese alopecia.
Hierdie groeiende toepassingsruimtes vereis hoë-presisie laserglas met veeleisende dimensionele toleransies en hoë-krag laser coatings.Streng toleransies gee stelselintegreerders die vertroue dat die komponente maklik in hul stelsels geplaas kan word sonder tydrowende belyning, maar hierdie spesifikasies bied 'n uitdaging aan laserglasvervaardigers.Prosesbeheer en 'n fokus op metrologie word vereis vir laserglasvervaardigers om die veeleisende komponente te skep wat benodig word vir die groeiende NIR-laseroptiese ruimte.
WAAROM ERBIUM-GEDOTEERDE GLAS?
In die afgelope paar dekades is aansienlike vordering gemaak in fosfaatgebaseerde lasertegnologie in terme van verbeterde uitsetkrag, korter pulsduur, verminderde stelselgrootte en nuwe bedryfsgolflengtes.Er:glaslasers straal gewoonlik teen die oogveilige golflengtes van 1540nm, 1550nm of 1570nm uit, wat hoogs voordelig is in afstandbepaling en ander situasies waar mense aan die strale blootgestel kan word.Hierdie golflengtes trek voordeel uit hoë transmissie deur atmosfeer.1540nm ervaar ook minimale absorpsie deur melanien, wat Er: glaslasers optimaal maak vir estetiese lasertoepassings op pasiënte met donkerder gelaatskleure.
Figuur 1. Energietoestande van erbium.Er:glaslasers word tipies met 'n 800nm of 980nm laser gepomp en straal teen 1540nm of 1570nm uit.
Fosfaatglas bereik hoë transmissies en kan gedoteer word met seldsame-aarde-atome soos erbium en ytterbium sodat dit populasie-inversie en laser kan bereik wanneer dit aan 'n pompgolflengte van 800nm of 980nm blootgestel word (Figuur 1).Eh: glas kan ook deur fotone by 1480nm gepomp word, maar dit is ongewens omdat doeltreffendheid verlaag kan word deur te pomp en gestimuleerde emissie wat in dieselfde golflengte en energieband voorkom.[3]Fosfaatglase baat ook by chemiese stabiliteit en hoë lasergeïnduseerde skadedrempels (LIDT's), wat Er:glas en ander gedoteerde fosfaatglase ideale kandidate maak vir NIR-laserversterkingsmedia.
Fosfaatglase het 'n hoër oplosbaarheid van seldsame aardione as silikaatglase, wat 'n meer rigiede matriksstruktuur het.[1]Hulle het egter 'n nouer bandwydte as silikaatglase en is effens higroskopies, wat beteken dat hulle meer vog uit lug absorbeer.Daarom is hulle beperk tot toepassings in hul bandwydte en stelsels waar hulle voldoende beskerm sal word teen vog deur bedekkings of ander optika.
STRYF TOLERANSIES EN PROSESBEHEER
Baie van die toepassings wat vroeër bespreek is, veral laserafstandbepaling vir verdedigingstoepassings, vereis dikwels klein Er: glaskomponente met uiters stywe dimensionele toleransies.Hierdie fyn gepoleerde blaaie van laserglas kan dan in samestellings laat val word met min tot geen belyning nodig nie.Hulle kan tot die grootte van 'n SIM-kaart afkom en het dikwels nie skuins nie omdat hulle so klein is (Figuur 2).Dit maak randafsplintering meer waarskynlik.Die bereiking van streng parallelisme en oppervlakkwaliteitspesifikasies op hierdie klein komponente kan ongelooflik uitdagend wees.Die duidelike opening, of gedeelte van die optiese oppervlak wat aan alle spesifikasies moet voldoen, is dikwels byna 100%, wat min of geen ruimte laat vir foute rondom die rande van optiese oppervlaktes nie.
Figuur 2. Er:glasblaaie wat vir laserafstandbepaling en ander NIR-lasertoepassings gebruik word, is dikwels die grootte van 'n gewone SIM-kaart of kleiner.
So hoekom gaan deur al hierdie moeilikheid?Vorige oplossings het dikwels groter subsamestellings van veelvuldige kristalkomponente behels wat aan 'n Nd: YAG-staaf geheg is.Hierdie bykomende komponente kan Brewster-plate, versadigbare absorbeerders vir passiewe Q-skakeling of frekwensie-omskakelingskristalle insluit.Frekwensie-omskakelingskristalle is belangrik in afstandmeter of ander opelugtoepassings omdat die emissiegolflengte van neodymium baie gevaarliker is as erbium en na 'n langer golflengte verskuif moet word voordat dit veilig oor lang afstande oorgedra kan word.
Afstandmetertoepassings het dikwels 'n skok- en vibrasievereiste, wat dit moeilik maak om verskeie komponente aanmekaar te bind terwyl aan alle spesifikasies voldoen word.Die skuif van hierdie ou ontwerpe na 'n enkele, gepoleerde stuk Er: glas wat dieselfde take verrig met verskeie bedekkings, het stelselgrootte en koste verminder.YAG-kristalle word dikwels teen Brewster se hoek gebruik, maar dieselfde effek kan verkry word deur bedekkings te gebruik.Aangesien Er:glasblaaie in elk geval bedek moet word, is dit voordelig om hierdie tipe deklaag by te voeg om soveel moontlik funksionaliteit in te pak en koste elders te bespaar.
Omdat fosfaatglase effens higroskopies is, as onbedekte Er: glas word vir 'n paar dae buite gelaat, kan dit afbreek.Oppervlakkwaliteit moet beheer word voordat dit bedek word om te verhoed dat vog in die glas inbeweeg.Bedekkings wat op die gepoleerde oppervlaktes van die finale glasplaat neergelê word, help om hulle teen hierdie agteruitgang te beskerm.
Algemene spesifikasies vir klein, hoë-presisie Er: glasblaaie is <5 boogmin loodregte vir die rande, <10 boogsek loodregte vir die punte, en 'n oppervlak kwaliteit beter as 10-5 krap grawe.Hierdie veeleisende spesifikasies vereis 'n skoon omgewing, hoogs beheerde prosesse en minimale aanraaktyd.
Laserglas het gewoonlik net twee gepoleerde oppervlaktes aan die punte terwyl die res van die oppervlaktes geslyp is, maar sommige van die kante van hierdie Er: glasblaaie is ook gepoleer en hoogs verdraagsaam om belyning te vereenvoudig.Die keuse van watter kante om eerste te poets en te bedek, watter kante om te poets voor of na sny, en wanneer om enkel- of dubbelkant poleer te gebruik, bepaal alles koste en opbrengs.Die verskil in opbrengs tussen 'n oningeligte proses en 'n proses wat deur 'n ervare vervaardiger geoptimaliseer is, kan maklik so groot as 'n faktor van drie wees.
Ten einde raaktyd te verminder en opbrengste te verbeter, is dit optimaal om alle vervaardiging en coating op 'n enkele plek te laat uitvoer.Elke keer as die gedeeltelik voltooide deel tussen verskillende liggings verskeep word, neem die waarskynlikheid van kontaminasie en skade aansienlik toe, tesame met bykomende toutyd.
VEELVOUDIGE HOË-DEKSELBELAGINGS
Een uitdaging met die vervaardiging van klein Er:glasblaaie vir afstandbepaling en ander presisie NIR-toepassings is dat veelvuldige bedekkings dikwels op verskillende fasette van die komponent neergelê word.Dit is moeilik as gevolg van die vereiste bevestiging en beskerming van ongerepte onbedekte oppervlaktes voor bedek.Dit is ook 'n uitdaging vir vervaardigers om oorbespuiting of deurblaas aan die agterkant van die plaat te vermy, wat tydens bedekking beskerm moet word.Die punte het anti-reflektiewe (AR) bedekkings met hoë lase-geïnduseerde skadedrempels (LIDT's).Die rande het ook hoë LIDT AR-bedekkings om die pompbalk in te laat.Die pompkrag is altyd hoër as dié van die emissie.Sommige vierkantige blaaie het selfs bykomende bedekkings vir ingeboude holtespieëls met hoë reflektiwiteit, golflengte-onderskeiding en pompligverwerping.
METROLOGIE: AS JY DIT NIE KAN MEET KAN JY DIT NIE MAAK NIE
Vervaardigingspresisie en prosesbeheer is nutteloos sonder die behoorlike metrologie wat nodig is om sleutelspesifikasies behoorlik te meet en te verifieer.Laserinterferometers, soos 'n ZYGO Verifier, word dikwels gebruik om platheid te meet, maar wanneer klein Er:glasplate gemeet word, begin die agteroppervlak inmeng met metings van die vooroppervlak as gevolg van die veeleisende parallelisme-spesifikasie.Operateurs kan dit omseil deur vaseline of 'n ander stof op die agteroppervlak toe te dien, maar hierdie oppervlak moet dan weer skoongemaak word en die waarskynlikheid van komponentskade word verhoog.Onlangse vooruitgang in platheidmeting elimineer egter effekte van die agteroppervlak en laat platheidmetings vinniger en met minder waarskynlikheid van skade gedoen word.Spaanders aan die rande van die blaaie kan operateurs verhoed om platheid akkuraat te meet, wat prosesbeheer tydens vervaardiging selfs belangriker maak.Loodregte en wig word tipies geverifieer met behulp van 'n dubbeldeur-outokollimator.
Die groeiende toepassingsruimte vir Er: glaslasers sal voortgaan om optiese komponentvervaardigers te druk om laserglas en -bedekkings met hoër en hoër presisie te skep.1540nm en 1570nm oog-veilige lasertoepassings help om die gebruik veiliger te maak, verhoog vertroue deur estetiese laserprosedures en verbeter langafstandkommunikasie.Die beste raad wat beskikbaar is, is dat wanneer 'n NIR-laserstelsel ontwikkel word;bespreek jou spesifieke toepassingsbehoeftes met jou komponentverskaffer vir leiding in die navigasie van die genuanseerde keuse van behoorlike laserglas en ander komponente.
Hierdie artikel is geskryf deur Cory Boone, Hoof Tegniese Bemarkingsingenieur, Edmund Optics (Barrington, NJ) en Mike Middleton, Operasionele Bestuurder, Edmund Optics Florida (Oldsmar, FL).
Meer produkinligting, u kan ons webwerf besoek:
https://www.erbiumtechnology.com/
E-pos:devin@erbiumtechnology.com
WhatsApp: +86-18113047438
Faks: +86-2887897578
Voeg by: No.23, Chaoyang-pad, Xihe-straat, Longquanyi-distrik, Chengdu, 610107, China.
Opdateringstyd: Apr-01-2022
