ארביום (Er) זכוכית פוספט מסוממתמציג תכונות מועילות רבות, מה שהוביל לביקוש מוגבר בשנים האחרונות ל-Er: לייזרים מזכוכית ליישומים כמורחב טווח כמו מציאת טווח בלייזר, תקשורת למרחקים ארוכים, דרמטולוגיה וספקטרוסקופיה נגרמת על ידי לייזר (LIBS).מגברי סיבי ארביום מאפשרים תקשורת גלובלית מהירה בכבל הטרנספאסיפי בין הונג קונג ללוס אנג'לס, אר: מדדי טווח לייזר מזכוכית נמצאים בשימוש יותר ויותר בבקשות הגנה וסיור, וEr: לייזרים אסתטיים מזכוכיתצוברים אחיזה עבורהסרת צלקותואפילוטיפול בנשירת שיערנגרמת על ידי התקרחות אנדרוגנטית.
חללי יישום הולכים וגדלים דורשים זכוכית לייזר בעלת דיוק גבוה עם סובלנות מימדים תובענית וציפוי לייזר בעוצמה גבוהה.סובלנות הדוקה מעניקות למשלבי מערכות ביטחון שניתן להכניס בקלות את הרכיבים למערכות שלהם ללא יישור זמן רב, אך מפרטים אלו מהווים אתגר ליצרני זכוכית הלייזר.בקרת תהליכים והתמקדות במטרולוגיה נדרשים עבור יצרני זכוכית לייזר כדי ליצור את הרכיבים התובעניים הנדרשים לחלל האופטיקה הלייזר הגדל של NIR.
למה זכוכית עם סימום ארביום?
בעשורים האחרונים, התקדמויות משמעותיות נעשו בטכנולוגיית לייזר מבוססת פוספט במונחים של כוח פלט משופר, משך פולס קצר יותר, גודל מערכת מופחת ואורכי גל הפעלה חדשים.לייזרים מסוג Er:glass פולטים בדרך כלל באורכי גל בטוחים לעין של 1540nm, 1550nm או 1570nm, וזה מועיל מאוד בקביעת טווח ובמצבים אחרים שבהם אנשים עשויים להיחשף לקורות.אורכי גל אלו נהנים משידור גבוה דרך האטמוספרה.1540nm חווה גם ספיגה מינימלית על ידי מלנין, מה שהופך את Er: לייזרים מזכוכית לאופטימליים עבור יישומי לייזר אסתטיים על מטופלים עם גוון כהה יותר.
איור 1. מצבי אנרגיה של ארביום.לייזר Er:glass נשאבים בדרך כלל עם לייזר של 800 ננומטר או 980 ננומטר ופולטים במהירות של 1540 ננומטר או 1570 ננומטר.
זכוכית פוספט מגיעה לשידורים גבוהים וניתנת לסימום באטומי אדמה נדירים כמו ארביום ואיטרביום, כך שהיא יכולה להגיע להיפוך אוכלוסיה וללאזה כאשר היא נחשפת לאורך גל משאבה של 800 ננומטר או 980 ננומטר (איור 1).אה: ניתן לשאוב זכוכית גם על ידי פוטונים ב-1480nm, אבל זה לא רצוי מכיוון שניתן להוריד את היעילות על ידי שאיבה ופליטת גירוי המתרחשת באותו אורך גל ורצועת אנרגיה.[3]משקפי פוספט נהנים גם מיציבות כימית ומספי נזק גבוהים המושרים על ידי לייזר (LIDTs), מה שהופך את Er:glass ומשקפי פוספט מסוממים אחרים למועמדים אידיאליים עבור אמצעי רווח לייזר NIR.
לכוסות פוספט יש מסיסות גבוהה יותר של יוני אדמה נדירים מאשר לכוסות סיליקט, שיש להן מבנה מטריקס קשיח יותר.[1]עם זאת, הם כוללים רוחב פס צר יותר מאשר כוסות סיליקט והם מעט היגרוסקופיים, כלומר סופגים יותר לחות מהאוויר.לכן, הם מוגבלים ליישומים ברוחב הפס שלהם ובמערכות שבהם הם יהיו מוגנים מספיק מלחות על ידי ציפויים או אופטיקה אחרת.
סובלנות הדוקה ובקרת תהליכים
רבים מהיישומים שנדונו קודם לכן, במיוחד איתור טווח לייזר ליישומי הגנה, דורשים לעתים קרובות Er קטנים: רכיבי זכוכית עם סובלנות מימדית הדוקה במיוחד.לאחר מכן ניתן להפיל את הלוחות המלוטשים דק אלה של זכוכית לייזר לתוך מכלולים ללא צורך ביישור מועט.הם יכולים לרדת לגודל של כרטיס SIM ולעתים קרובות אינם כוללים שיפועים מכיוון שהם כל כך קטנים (איור 2).זה הופך את הסיכוי לשיתוב קצה.השגת מקביליות הדוקה ומפרטי איכות פני השטח על רכיבים קטנים אלה יכולה להיות מאתגרת להפליא.הצמצם הצלול, או חלק מהמשטח האופטי שחייב לעמוד בכל המפרטים, הוא לרוב כמעט 100%, מה שמשאיר מעט או לא מקום לטעויות מסביב לקצוות של משטחים אופטיים.
איור 2. לוחות Er:glass המשמשים למציאת טווח לייזר ויישומי לייזר NIR אחרים הם לרוב בגודל של כרטיס SIM נפוץ או קטן יותר.
אז למה לעבור את כל הצרות האלה?פתרונות קודמים כללו לעתים קרובות תת-מכלולים גדולים יותר של רכיבי קריסטל מרובים המחוברים ל-Nd: YAG bar.רכיבים נוספים אלה יכולים לכלול צלחות Brewster, סופגים ניתנים לרוויה עבור מיתוג Q פסיבי, או גבישי המרת תדר.גבישי המרת תדר חשובים במדדי טווח או יישומים אחרים באוויר הפתוח, מכיוון שאורך הגל של ניאודימיום מסוכן הרבה יותר מארביום ויש להזיז אותו לאורך גל ארוך יותר לפני שניתן יהיה לשדר אותו בבטחה למרחקים ארוכים.
ליישומי מד טווח יש לעתים קרובות דרישת זעזועים ורעידות, מה שמקשה על חיבור רכיבים מרובים יחד תוך עמידה בכל המפרטים.מעבר מהעיצובים הישנים האלה לחתיכה אחת ומלוטשת של Er: זכוכית שמבצעת את אותן משימות עם ציפויים שונים הקטינו את גודל המערכת ועלותם.גבישי YAG משמשים לעתים קרובות בזווית של ברוסטר, אך ניתן להשיג את אותו האפקט על ידי שימוש בציפויים.מכיוון שבכל מקרה יש צורך בציפוי לוחות זכוכית, כדאי להוסיף ציפוי מסוג זה כדי לארוז פונקציונליות רבה ככל האפשר ולחסוך בעלויות במקומות אחרים.
מכיוון שכוסות הפוספט הינן מעט היגרוסקופיות, אם לא מצופה Er: זכוכית נשארת בחוץ במשך מספר ימים היא עלולה להתכלות.יש לשלוט על איכות פני השטח לפני הציפוי כדי למנוע מעבר לחות לתוך הזכוכית.ציפויים המופקדים על המשטחים המלוטשים של לוח הזכוכית הסופי עוזרים להגן עליהם מפני השפלה זו.
מפרטים נפוצים ל-Er קטנים ובדיוק גבוה: לוחות זכוכית הם בניצב של <5 arcmin לקצוות, <10 arcsec של ניצב לקצוות, ואיכות פני השטח טובה יותר מ-10-5 שריטות.מפרטים תובעניים אלה דורשים סביבה נקייה, תהליכים מבוקרים מאוד וזמן מגע מזערי.
לזכוכית לייזר יש בדרך כלל רק שני משטחים מלוטשים בקצוות בעוד ששאר המשטחים טחונים, אבל חלק מהצדדים של ה-Er: לוחות הזכוכית האלה גם מלוטשים וסובלנות גבוהה כדי לפשט את היישור.הבחירה באיזה צדדים ללטש ולצפות תחילה, אילו צדדים ללטש לפני או אחרי החיתוך, ומתי להשתמש בליטוש חד-צדדי או דו-צדדי, כולם קובעים את העלות והתשואה.ההבדל בתפוקה בין תהליך לא מושכל לתהליך שעבר אופטימיזציה על ידי יצרן מנוסה יכול בקלות להיות גדול כמו פקטור של שלושה.
על מנת להפחית את זמן המגע ולשפר את התפוקות, עדיף לבצע את כל הייצור והציפוי במקום אחד.בכל פעם שהחלק המוגמר חלקית נשלח בין מקומות שונים הסבירות לזיהום ולנזק עולה מאוד, יחד עם זמן תור נוסף.
ציפויים מרובים עם מכסה גבוה
אתגר אחד עם ייצור לוחות Er:glass קטנים עבור איתור טווח ויישומי NIR מדויקים אחרים הוא שציפויים מרובים מופקדים לעתים קרובות על היבטים שונים של הרכיב.זה קשה בגלל הקיבוע וההגנה הנדרשים על משטחים בתוליים לא מצופים לפני הציפוי.זה גם אתגר עבור היצרנים להימנע מריסוס יתר או פיצוץ בצד האחורי של הלוח, שיש להגן עליו במהלך הציפוי.הקצוות כוללים ציפויים אנטי-רפלקטיביים (AR) עם סף נזק גבוה (LIDT).הקצוות כוללים גם ציפוי LIDT AR גבוה כדי להכניס את קרן המשאבה.כוח המשאבה תמיד גבוה מזה של הפליטה.לחלק מהלוחות הארבע-צדדיים יש אפילו ציפויים נוספים למראות חלל מובנות בעלות השתקפות גבוהה, הבחנה באורך גל ודחיית אור משאבה.
מטרולוגיה: אם אתה לא יכול למדוד את זה אתה לא יכול לעשות את זה
דיוק ייצור ובקרת תהליכים הם חסרי תועלת ללא המטרולוגיה הנכונה הדרושה למדידה נכונה ולאמת מפרטי מפתח.אינטרפרומטרי לייזר, כגון ZYGO Verifier, משמשים לעתים קרובות למדידת שטוחות, אך כאשר מודדים לוחות Er:glass קטנים, המשטח האחורי מתחיל להפריע למדידות של המשטח הקדמי בגלל מפרט המקביליות התובעני.מפעילים יכולים לעקוף זאת על ידי מריחת וזלין או חומר אחר על המשטח האחורי, אך לאחר מכן יש לנקות משטח זה מחדש ולהגדיל את הסבירות לנזק לרכיבים.עם זאת, ההתקדמות האחרונה במדידת השטיחות מבטלת השפעות מהמשטח האחורי ומאפשרת לבצע מדידות שטוחות במהירות רבה יותר ובסבירות נמוכה יותר לנזק.שבבים בקצוות של הלוחות יכולים למנוע מהמפעילים למדוד במדויק את השטיחות, מה שהופך את בקרת התהליך במהלך הייצור לחשובה עוד יותר.הניצב והטריז מאומתים בדרך כלל באמצעות אוטוקולימטור כפול.
שטח היישום ההולך וגדל של לייזרים מזכוכית Er: ימשיכו לדחוף את יצרני הרכיבים האופטיים ליצור זכוכית וציפוי לייזר דיוק גבוה יותר ויותר.יישומי לייזר בטוחים לעין של 1540 ננומטר ו-1570 ננומטר עוזרים להפוך את השימוש לבטוח יותר, להגביר את הביטחון באמצעות הליכי לייזר אסתטיים ולשפר את התקשורת למרחקים ארוכים.העצה הטובה ביותר הקיימת היא שכאשר מפתחים מערכת לייזר NIR;שוחח על צרכי היישום הספציפיים שלך עם ספק הרכיבים שלך לקבלת הדרכה בניווט בבחירה הניואנסית של זכוכית לייזר נכונה ורכיבים אחרים.
מאמר זה נכתב על ידי קורי בון, מהנדס שיווק טכני מוביל, אדמונד אופטיקס (ברינגטון, ניו ג'רזי) ומייק מידלטון, מנהל תפעול, אדמונד אופטיקס פלורידה (אולדסמר, פלורידה).
מידע נוסף על המוצר, אתה יכול לבוא לבקר באתר האינטרנט שלנו:
https://www.erbiumtechnology.com/
אימייל:devin@erbiumtechnology.com
WhatsApp: +86-18113047438
פקס: +86-2887897578
הוסף: No.23, Chaoyang road, Xihe street, Longquanyi distrcit, Chengdu, 610107, China.
זמן עדכון: 01-01-2022
