Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Podwójnie domieszkowane lasery włóknowe generujące promieniowanie o długości fali  m Prezentacja przygotowana przez Elżbietę Gęsikowską.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Podwójnie domieszkowane lasery włóknowe generujące promieniowanie o długości fali  m Prezentacja przygotowana przez Elżbietę Gęsikowską."— Zapis prezentacji:

1 Podwójnie domieszkowane lasery włóknowe generujące promieniowanie o długości fali  m Prezentacja przygotowana przez Elżbietę Gęsikowską

2 Lasery włóknowe światłowód włóknowy – światłowód o przekroju kołowym i długości wielokrotnie większej od jego średnicy światło w światłowodzie jest prowadzone w wyniku zjawiska całkowitego wewnętrznego odbicia na granicy dwóch ośrodków tzn. rdzenia i płaszcza lasery włóknowe zazwyczaj pracują jednomodowo lasery włóknowe są pompowane światłem półprzewodnikowych diod laserowych płaszcz rdzeń

3 Lasery włóknowe Zalety: 1. bardzo wysokie gęstości mocy promieniowania 2. bardzo małe straty propagacyjne 3. z reguły nie wymagają one chłodzenia 4. bardzo duże wzmocnienie 5. najniższe (w przypadku laserów na ciele stałym) moce progowe (1 mW) 6. najwyższe sprawności różniczkowe (nawet 80%) 7. generują silne promieniowanie o dużej kierunkowości i dobrze określonej strukturze modowej Wady 1. zjawiska nieliniowe 2. niewielkie ilości domieszek

4 Lasery włóknowe dużej mocy Cechy 1. włókna z podwójnym płaszczem 2. rdzeń domieszkowany jonami aktywnymi (typowo Nd 3+, Yb 3+ ) 3. średnica rdzenia aktywnego wynosi zwykle 8–15  m 4. średnica płaszcza wewnętrznego 200–300  m zewnętrzny płaszcz wewnętrzny płaszcz rdzeń

5 Lasery włóknowe Yb 3+ -Ho 3+ zalety użycia szkła kwarcowego: 1. amorficzne matryce mogą znieść wyższe koncentracje iterbu niż większość kryształów 2. pozwala to na dłuższe spontaniczne czasy życia na górnym poziomie laserowym w holmie inne zalety: 1. niewielkie straty w zakresie podczerwieni 2. niezbyt wysoki współczynnik załamania 3. mała podatność na zmiany temperatury 4. duża odporność mechaniczna i chemiczna 5. brak higroskopijności (zdolność do pochłaniania wody i pary wodnej) wady: 1. można je domieszkować tylko niewielkimi ilościami jonów pierwiastków ziem rzadkich 2. wysokie prawdopodobieństwo przejść bezpromienistych konkurujących z relaksacją promienistą

6 Lasery włóknowe Yb 3+ -Ho 3+ Dlaczego 2  m, czyli lasery „bezpieczne dla wzroku” ? podstawowe zagrożenia wzroku dotyczą długości fal z zakresu 400 – 1400 nm promieniowanie o długości fal spoza powyższego zakresu jest silnie absorbowane przez tkanki, nie wnika do wnętrza oka i nie uszkadza siatkówki lasery te wykazują korzystne charakterystyki propagacyjne promieniowania w różnych ośrodkach największy zasięg ma promieniowanie o długości 1,54  m zastosowania: 1. telekomunikacja 2. radary optyczne 3. pomiary dalekiego zasięgu (np.: obserwacja satelitarna powierzchni Ziemi) 4. detekcja zanieczyszczeń 5. w medycynie (mikrochirurgia - 2  m) 6. zastosowania militarne

7 Lasery włóknowe Yb 3+ -Ho 3+ Australijski laser: holm – 1% wagi iterb – 0,1% włókno o przekroju w kształcie litery „D” emitował światło o długości 2,1  m maksymalna moc wyjściowa około 850 mW dla mocy pompującej 10,9 W dichroiczne lustro z jednej strony i fresnelowskie odbicie od drugiego końca włókna

8 Lasery włóknowe Yb 3+ -Ho 3+ Dlaczego włókno o przekroju w kształcie litery „D” ? 1. dla włókien o symetrii kołowej efektywność przekazywania mocy pompującej wynosi około 30% 2. dla symetrii „D” możliwe jest praktycznie pełne wykorzystanie mocy wzbudzenia 3. efektywny współczynnik pochłaniania promieniowania pompy: gdzie  – współczynnik pochłaniania rdzenia, A r, A p – powierzchnie odpowiednio rdzenia i płaszcza, D r, D p – średnice rdzenia i płaszcza Dichroizm (dwubarwność) - właściwość niektórych kryształów dwójłomnych polegająca na tym, że współczynniki pochłaniania dla promienia zwyczajnego i nadzwyczajnego są różne

9 Lasery włóknowe Yb 3+ -Ho 3+ Domieszki: 1. holm – Ho lantanowiec, metal liczba atomowa – 67 żaden z poziomów absorpcji (najniższy 650 nm) nie leży w zakresie efektywnej generacji laserów półprzewodnikowych trójpoziomowy układ pracy 2. iterb – Yb lantanowiec, metal liczba atomowa – 70 posiada szerokie pasmo absorpcji w zakresie nm odpowiadającym zakresowi pracy diod laserowych o największej mocy dwupoziomowy układ pracy wrażliwość na temperaturę (mały odstęp pomiędzy pośrednim poziomem laserowym a najniższym poziomem stanu podstawowego)

10 Lasery włóknowe Yb 3+ -Ho 3+ Rys.1 Dwa poziomy energii dla iterbu (po lewej stronie rysunku) oznaczają stan wzbudzony oraz podstawowy. Trzy poziomy niższej energii podobnie jak dwa wyższe poziomy wzbudzone oznaczone jako s1 i s2 przedstawiają poziomy energetyczne dla holmu, przy czym przejścia na poziomy s1 i s2 wskazują proces, poprzez który energia jest tracona. W idealnym przypadku jony iterbu absorbują fotony pompowania i przechodzą na poziom wzbudzony. Energia jest przenoszona z iterbu do holmu w procesie konwersji wzbudzenia, więc holm wzbudzany jest z poziomu podstawowego na poziom pompowania a iterb wraca na poziom podstawowy. Następuje relaksacja holmu poprzez proces wielofotonowy do górnego poziomu laserowego, gdzie staje się częścią inwersji obsady. Pojęcia: absorpcja ze stanu wzbudzonego – obsada poziomu wzbudzonego absorbuje foton lasera (pompującego) i przeskakuje na jeszcze wyższy poziom przeniesienie energii procesu konwersji wzbudzenia – energia pobrana w procesie konwersji wzbudzenia powoduje przeniesienie obsady na dużo wyższy poziom (niż poziom pompowania) konwersja wzbudzenia – energia przenoszona jest z sensybilizatora i wzbudza jony drugiej domieszki z poziomu podstawowego na poziom pompowania

11 Lasery włóknowe Yb 3+ -Ho 3+ Rys.2 Ten laser włóknowy produkuje 850 mW 2,1  m promieniowania przy przyłożeniu mocy pompującej około 10,9 W. Przy mocy pompującej większej niż 7 W nachylenie krzywej sprawności zmniejsza się z 12,5% do 7,5%. Badacze przypisują to zdegenerowaniu płaszcza włókna przy wyższych mocach pompy.


Pobierz ppt "Podwójnie domieszkowane lasery włóknowe generujące promieniowanie o długości fali  m Prezentacja przygotowana przez Elżbietę Gęsikowską."

Podobne prezentacje


Reklamy Google