Φωσφορικό γυαλί ντοπαρισμένο με έρβιο (Er).παρουσιάζει πολλές ευεργετικές ιδιότητες, γεγονός που έχει οδηγήσει σε αυξημένη ζήτηση τα τελευταία χρόνια για Er: λέιζερ γυαλιού για εφαρμογές όπωςευρείας εμβέλειας όπως εύρεση εύρους λέιζερ, επικοινωνίες μεγάλων αποστάσεων, δερματολογία και φασματοσκοπία διάσπασης που προκαλείται από λέιζερ (LIBS).Οι ενισχυτές ινών ερβίου επιτρέπουν την ταχεία παγκόσμια επικοινωνία στο transpacific καλώδιο μεταξύ του Χονγκ Κονγκ και του Λος Άντζελες, Er: οι αποστασιοποιητές λέιζερ γυαλιού χρησιμοποιούνται όλο και περισσότερο σεαμυντικές εφαρμογές και αναγνώριση, καιΕ: γυάλινα αισθητικά λέιζερκερδίζουν έλξη γιααφαίρεση ουλώνκαι ακόμααντιμετώπιση της τριχόπτωσηςπου προκαλείται από ανδρογενετική αλωπεκία.
Αυτοί οι αυξανόμενοι χώροι εφαρμογής απαιτούν γυαλί λέιζερ υψηλής ακρίβειας με απαιτητικές ανοχές διαστάσεων και επιστρώσεις λέιζερ υψηλής ισχύος.Οι αυστηρές ανοχές δίνουν στους ενοποιητές συστημάτων εμπιστοσύνη ότι τα εξαρτήματα μπορούν να τοποθετηθούν εύκολα στα συστήματά τους χωρίς χρονοβόρα ευθυγράμμιση, αλλά αυτές οι προδιαγραφές αποτελούν πρόκληση για τους κατασκευαστές γυαλιού λέιζερ.Ο έλεγχος της διαδικασίας και η εστίαση στη μετρολογία απαιτούνται για τους κατασκευαστές γυαλιών λέιζερ για να δημιουργήσουν τα απαιτητικά εξαρτήματα που απαιτούνται για τον αυξανόμενο χώρο οπτικών λέιζερ NIR.
ΓΙΑΤΙ ΓΥΑΛΙ ΝΤΟΠΙΣΜΕΝΟ ΜΕ ΕΡΒΙΟ;
Τις τελευταίες δεκαετίες, έχουν γίνει σημαντικές εξελίξεις στην τεχνολογία λέιζερ με βάση τα φωσφορικά άλατα όσον αφορά τη βελτιωμένη ισχύ εξόδου, τη μικρότερη διάρκεια παλμού, το μειωμένο μέγεθος συστήματος και τα νέα μήκη κύματος λειτουργίας.Τα λέιζερ γυαλιού Er: εκπέμπουν συνήθως σε ασφαλή για τα μάτια μήκη κύματος των 1540 nm, 1550 nm ή 1570 nm, κάτι που είναι ιδιαίτερα ωφέλιμο στην εύρεση εύρους και σε άλλες περιπτώσεις όπου οι άνθρωποι μπορεί να εκτεθούν στις ακτίνες.Αυτά τα μήκη κύματος επωφελούνται από υψηλή μετάδοση μέσω της ατμόσφαιρας.Τα 1540nm έχουν επίσης ελάχιστη απορρόφηση από τη μελανίνη, καθιστώντας τα λέιζερ γυαλιού Er: βέλτιστα για αισθητικές εφαρμογές λέιζερ σε ασθενείς με πιο σκούρα χροιά.
Εικόνα 1. Ενεργειακές καταστάσεις του ερβίου.Τα λέιζερ Er:glass αντλούνται συνήθως με λέιζερ 800nm ή 980nm και εκπέμπουν στα 1540nm ή 1570nm.
Το φωσφορικό γυαλί φτάνει σε υψηλές μεταδόσεις και μπορεί να προστεθεί με άτομα σπανίων γαιών όπως το έρβιο και το υττέρβιο, έτσι ώστε να μπορεί να φτάσει στην αναστροφή του πληθυσμού και τη λέιζα όταν εκτίθεται σε μήκος κύματος αντλίας 800 nm ή 980 nm (Εικόνα 1).Ε: Το γυαλί θα μπορούσε επίσης να αντληθεί από φωτόνια στα 1480nm, αλλά αυτό είναι ανεπιθύμητο επειδή η απόδοση θα μπορούσε να μειωθεί με άντληση και διεγερμένη εκπομπή που συμβαίνει στην ίδια ζώνη μήκους κύματος και ενέργειας.[3]Τα γυαλιά φωσφορικού άλατος επωφελούνται επίσης από τη χημική σταθερότητα και τα υψηλά κατώφλια βλάβης που προκαλούνται από λέιζερ (LIDT), καθιστώντας τα γυαλιά Er:glass και άλλα ντοπαρισμένα φωσφορικά γυαλιά ιδανικούς υποψήφιους για μέσα απολαβής λέιζερ NIR.
Τα φωσφορικά γυαλιά έχουν υψηλότερη διαλυτότητα ιόντων σπανίων γαιών από τα πυριτικά γυαλιά, τα οποία διαθέτουν πιο άκαμπτη δομή μήτρας.[1]Ωστόσο, διαθέτουν στενότερο εύρος ζώνης από τα πυριτικά γυαλιά και είναι ελαφρώς υγροσκοπικά, που σημαίνει ότι απορροφούν περισσότερη υγρασία από τον αέρα.Ως εκ τούτου, περιορίζονται σε εφαρμογές στο εύρος ζώνης και στα συστήματά τους όπου θα προστατεύονται επαρκώς από την υγρασία με επιστρώσεις ή άλλα οπτικά μέσα.
ΣΙΧΡΕΣ ΑΝΟΧΕΣ ΚΑΙ ΕΛΕΓΧΟΣ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΩΝ
Πολλές από τις εφαρμογές που συζητήθηκαν προηγουμένως, ιδιαίτερα η εύρεση εύρους λέιζερ για αμυντικές εφαρμογές, συχνά απαιτούν μικρά εξαρτήματα γυαλιού Er: με εξαιρετικά σφιχτές ανοχές διαστάσεων.Αυτές οι λεπτώς γυαλισμένες πλάκες από γυαλί λέιζερ μπορούν στη συνέχεια να πέσουν σε συγκροτήματα με ελάχιστη έως καθόλου ευθυγράμμιση.Μπορούν να φτάσουν στο μέγεθος μιας κάρτας SIM και συχνά δεν διαθέτουν λοξοτμήσεις επειδή είναι τόσο μικρές (Εικόνα 2).Αυτό καθιστά πιο πιθανή τη κοπή άκρων.Η επίτευξη αυστηρών προδιαγραφών παραλληλισμού και ποιότητας επιφάνειας σε αυτά τα μικρά εξαρτήματα μπορεί να είναι απίστευτα δύσκολη.Το καθαρό διάφραγμα, ή τμήμα της οπτικής επιφάνειας που πρέπει να πληροί όλες τις προδιαγραφές, είναι συχνά σχεδόν 100%, αφήνοντας ελάχιστα έως καθόλου περιθώρια για σφάλματα γύρω από τις άκρες των οπτικών επιφανειών.
Εικόνα 2. Οι πλάκες Er:glass που χρησιμοποιούνται για την εύρεση εύρους λέιζερ και άλλες εφαρμογές λέιζερ NIR έχουν συχνά το μέγεθος μιας κοινής κάρτας SIM ή μικρότερο.
Γιατί λοιπόν να περάσετε από όλο αυτό το πρόβλημα;Οι προηγούμενες λύσεις συχνά περιελάμβαναν μεγαλύτερα υποσυγκροτήματα πολλαπλών κρυσταλλικών εξαρτημάτων προσαρτημένα σε μια ράβδο Nd: YAG.Αυτά τα πρόσθετα εξαρτήματα θα μπορούσαν να περιλαμβάνουν πλάκες Brewster, κορεσμένους απορροφητές για παθητική μεταγωγή Q ή κρυστάλλους μετατροπής συχνότητας.Οι κρύσταλλοι μετατροπής συχνότητας είναι σημαντικοί σε εφαρμογές αποστασιομέτρησης ή σε άλλες υπαίθριες εφαρμογές, επειδή το μήκος κύματος εκπομπής του νεοδυμίου είναι πολύ πιο επικίνδυνο από το έρβιο και πρέπει να μετατοπιστεί σε μεγαλύτερο μήκος κύματος για να μπορέσει να μεταδοθεί με ασφάλεια σε μεγάλες αποστάσεις.
Οι εφαρμογές Rangefinder έχουν συχνά απαίτηση κραδασμών και κραδασμών, γεγονός που καθιστά δύσκολη τη συγκόλληση πολλών εξαρτημάτων ενώ πληρούν όλες τις προδιαγραφές δύσκολη.Η μετάβαση από αυτά τα παλιά σχέδια σε ένα ενιαίο, γυαλισμένο κομμάτι Er: γυαλί που εκτελεί τις ίδιες εργασίες με διάφορες επιστρώσεις μείωσε το μέγεθος και το κόστος του συστήματος.Οι κρύσταλλοι YAG χρησιμοποιούνται συχνά στη γωνία Brewster, αλλά το ίδιο αποτέλεσμα μπορεί να επιτευχθεί με τη χρήση επικαλύψεων.Δεδομένου ότι οι γυάλινες πλάκες Er: πρέπει να επικαλυφθούν ούτως ή άλλως, είναι ωφέλιμο να προσθέσετε σε αυτόν τον τύπο επίστρωσης για να έχετε όσο το δυνατόν περισσότερη λειτουργικότητα και να εξοικονομήσετε κόστος αλλού.
Επειδή τα φωσφορικά γυαλιά είναι ελαφρώς υγροσκοπικά, εάν δεν είναι επικαλυμμένα το Er: το γυαλί μείνει έξω για αρκετές ημέρες μπορεί να αποικοδομηθεί.Η ποιότητα της επιφάνειας πρέπει να ελέγχεται πριν από την επίστρωση για να αποτραπεί η μετακίνηση υγρασίας στο γυαλί.Οι επιστρώσεις που εναποτίθενται στις γυαλισμένες επιφάνειες της τελικής γυάλινης πλάκας βοηθούν στην προστασία τους από αυτή την υποβάθμιση.
Κοινές προδιαγραφές για μικρά, υψηλής ακρίβειας Er: οι γυάλινες πλάκες είναι <5 τόξο κάθετο για τις άκρες, <10 τόξο κάθετο για τα άκρα, και ποιότητα επιφάνειας καλύτερη από 10-5 scratch dig.Αυτές οι απαιτητικές προδιαγραφές απαιτούν καθαρό περιβάλλον, εξαιρετικά ελεγχόμενες διαδικασίες και ελαχιστοποιημένο χρόνο αφής.
Το γυαλί λέιζερ έχει συνήθως δύο γυαλισμένες επιφάνειες στα άκρα, ενώ οι υπόλοιπες επιφάνειες είναι αλεσμένες, αλλά μερικές από τις πλευρές αυτών των γυάλινων πλακών Er: είναι επίσης γυαλισμένες και έχουν υψηλή ανοχή για απλοποίηση της ευθυγράμμισης.Η επιλογή του ποιες πλευρές θα γυαλιστούν και θα επικαλυφθούν πρώτα, ποιες πλευρές θα γυαλιστούν πριν ή μετά το κόψιμο σε κύβους και πότε θα χρησιμοποιηθεί γυάλισμα μονής ή διπλής όψης, όλα καθορίζουν το κόστος και την απόδοση.Η διαφορά απόδοσης μεταξύ μιας μη ενημερωμένης διαδικασίας και μιας διαδικασίας που έχει βελτιστοποιηθεί από έναν έμπειρο κατασκευαστή μπορεί εύκολα να είναι τόσο μεγάλη όσο ο συντελεστής τριών.
Προκειμένου να μειωθεί ο χρόνος επαφής και να βελτιωθούν οι αποδόσεις, είναι βέλτιστο να εκτελούνται όλες οι εργασίες κατασκευής και επικάλυψης σε μία μόνο τοποθεσία.Κάθε φορά που το μερικώς τελειωμένο εξάρτημα αποστέλλεται μεταξύ διαφορετικών τοποθεσιών, η πιθανότητα μόλυνσης και ζημιάς αυξάνεται σημαντικά, μαζί με επιπλέον χρόνο αναμονής.
ΠΟΛΛΑΠΛΕΣ ΕΠΙΣΤΡΩΣΕΙΣ ΜΕ ΥΨΗΛΟ ΚΑΠΑΚΙ
Μια πρόκληση με την κατασκευή μικρών πλακών από γυαλί Er:γυάλινες πλάκες για εύρεση εύρους και άλλες εφαρμογές NIR ακριβείας είναι ότι συχνά εναποτίθενται πολλαπλές επικαλύψεις σε διαφορετικές όψεις του εξαρτήματος.Αυτό είναι δύσκολο λόγω της απαιτούμενης στερέωσης και προστασίας των παρθένων μη επικαλυμμένων επιφανειών πριν από την επίστρωση.Αποτελεί επίσης πρόκληση για τους κατασκευαστές να αποφεύγουν τον υπερβολικό ψεκασμό ή το φύσημα στην πίσω πλευρά της πλάκας, η οποία πρέπει να προστατεύεται κατά την επίστρωση.Τα άκρα διαθέτουν αντιανακλαστικές επικαλύψεις (AR) με υψηλά κατώφλια ζημιάς που προκαλούνται από το lase (LIDTs).Οι άκρες διαθέτουν επίσης επιστρώσεις AR υψηλού LIDT για να μπει η δέσμη της αντλίας.Η ισχύς της αντλίας είναι πάντα μεγαλύτερη από αυτή των εκπομπών.Ορισμένες πλάκες τεσσάρων όψεων έχουν ακόμη και πρόσθετες επιστρώσεις για ενσωματωμένους καθρέπτες κοιλότητας υψηλής ανακλαστικότητας, διάκριση μήκους κύματος και απόρριψη φωτός της αντλίας.
ΜΕΤΡΟΛΟΓΙΑ: ΑΝ ΔΕΝ ΜΠΟΡΕΙΣ ΝΑ ΤΟ ΜΕΤΡΗΣΕΙΣ ΔΕΝ ΜΠΟΡΕΙΣ ΝΑ ΤΟ ΚΑΝΕΙΣ
Η ακρίβεια κατασκευής και ο έλεγχος της διαδικασίας είναι άχρηστοι χωρίς την κατάλληλη μετρολογία που απαιτείται για τη σωστή μέτρηση και επαλήθευση των βασικών προδιαγραφών.Συμβολόμετρα λέιζερ, όπως ο επαληθευτής ZYGO, χρησιμοποιούνται συχνά για τη μέτρηση της επιπεδότητας, αλλά κατά τη μέτρηση μικρών γυάλινων πλακών Er: η πίσω επιφάνεια αρχίζει να παρεμβαίνει στις μετρήσεις της μπροστινής επιφάνειας λόγω των απαιτητικών προδιαγραφών παραλληλισμού.Οι χειριστές μπορούν να το παρακάμψουν εφαρμόζοντας βαζελίνη ή άλλη ουσία στην πίσω επιφάνεια, αλλά αυτή η επιφάνεια πρέπει στη συνέχεια να καθαριστεί ξανά και η πιθανότητα βλάβης των εξαρτημάτων αυξάνεται.Ωστόσο, οι πρόσφατες εξελίξεις στη μέτρηση της επιπεδότητας εξαλείφουν τα αποτελέσματα από την πίσω επιφάνεια και επιτρέπουν τις μετρήσεις επιπεδότητας να γίνονται πιο γρήγορα και με μικρότερη πιθανότητα ζημιάς.Τα τσιπ στα άκρα των πλακών μπορούν να εμποδίσουν τους χειριστές να μετρήσουν με ακρίβεια την επιπεδότητα, γεγονός που καθιστά τον έλεγχο της διαδικασίας κατά την κατασκευή ακόμη πιο σημαντικό.Η καθετότητα και η σφήνα τυπικά επαληθεύονται χρησιμοποιώντας έναν αυτόματο συνολισθητή διπλής διέλευσης.
Ο αυξανόμενος χώρος εφαρμογής για τα λέιζερ γυαλιού Er: θα συνεχίσει να ωθεί τους κατασκευαστές οπτικών εξαρτημάτων να δημιουργούν γυαλί και επιστρώσεις λέιζερ υψηλότερης και μεγαλύτερης ακρίβειας.Οι εφαρμογές λέιζερ 1540nm και 1570nm ασφαλείς για τα μάτια συμβάλλουν στην ασφαλέστερη χρήση, ενισχύουν την εμπιστοσύνη μέσω αισθητικών διαδικασιών λέιζερ και βελτιώνουν τις επικοινωνίες σε μεγάλες αποστάσεις.Η καλύτερη διαθέσιμη συμβουλή είναι ότι κατά την ανάπτυξη ενός συστήματος λέιζερ NIR.συζητήστε τις συγκεκριμένες ανάγκες της εφαρμογής σας με τον προμηθευτή εξαρτημάτων σας για καθοδήγηση στην πλοήγηση στη διαφοροποιημένη επιλογή του κατάλληλου γυαλιού λέιζερ και άλλων εξαρτημάτων.
Αυτό το άρθρο γράφτηκε από τον Cory Boone, Lead Technical Marketing Engineer, Edmund Optics (Barrington, NJ) και Mike Middleton, Operations Manager, Edmund Optics Florida (Oldsmar, FL).
Περισσότερες πληροφορίες για το προϊόν, μπορείτε να επισκεφθείτε την ιστοσελίδα μας:
https://www.erbiumtechnology.com/
ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ:devin@erbiumtechnology.com
WhatsApp: +86-18113047438
Φαξ: +86-2887897578
Προσθήκη: No.23, δρόμος Chaoyang, οδός Xihe, περιοχή Longquanyi, Chengdu, 610107, Κίνα.
Χρόνος ενημέρωσης: Απρ-01-2022
