激光棒,是以
钇铝石榴石晶体为基质的一种固体。激光棒专业名词YAG晶体。可分为:Nd:
YAG晶体、Ce:Nd:YAG晶体、Yb:YAG晶体 在
激光打标机及其他工业激光设备上用的激光棒一般都是ND:YAG晶体。
基本组成
钇铝石榴石的
化学式是Y3 Al5 O15 ,简称为
YAG。在YAG基质中掺入激活离子Nd3+ (约1%)就成为Nd:YAG。实际制备时是将一定比例的Al2 O3 、Y2 O3 和NdO3 在单晶炉中熔化结晶而成。Nd:YAG属于
立方晶系, 是
各向同性晶体。
具体作用
和其他
固体激光器 一样, 激光棒基本组成部分是
激光工作物质、
泵浦源和谐振腔。不过由于晶体中所掺杂的激活离子种类不同, 泵浦源及泵浦方式不同, 所采用的
谐振腔的结构不同,以及采用的其他功能性结构器件不同,YAG激光器又可分为多种, 例如按输出波形可分为
连续波YAG激光器、重频YAG激光器和脉冲 激光器 等; 按工作波长分为1.06μmYAG 激光器 、
倍频YAG激光器、
拉曼频移YAG 激光器 (λ=1.54μm)和可调谐YAG 激光器 (如色心激光器)等; 按掺杂不同可分为Nd:YAG激光器、掺Ho、Tm、Er等的YAG激光器; 以晶体的形状不同分为棒形和板条形YAG 激光器 ;根据
输出功率(能量)不同, 可分为高
功率和中小功率YAG激光器等。形形色色的YAG 激光器 , 成为
固体激光器中最重要的一个分支。
具体分类
Nd:YAG晶体是综合性能最为优异的
激光晶体。激光波长1064nm,广泛用于军事、工业和医疗等行业。能提供F1-20(D) ´ 10-140(L)mm的激光棒和各种板条元件,Nd浓度为0.6~1.1at.%。
2、Ce:Nd:YAG晶体
对于
闪光灯泵浦的激光器而言,泵浦灯的
发射光谱实际是一个宽带连续浦,只有少数的光谱峰和Nd离子
吸收峰相匹配,所以一般的灯泵浦只利用了很少部分的光谱能量,效率较低。在Nd:YAG晶体的基础上添加Ce离子形成Ce:Nd:YAG是利用Ce离子能对
紫外光谱区
光子能量产生很好的吸收,并且将能量以
无辐射跃迁的方式传递给Nd离子,从而增加了光谱的利用率,因此激光棒效率高、
阈值低、重复频率特性好。另外,它将对Nd:
YAG而言有害的
紫外辐射(长时间的紫外辐射,会在Nd:YAG晶体内形成
色心,从而降低晶体的激光性能)进行了有效的利用,因此抗紫外辐射、甚至可不用特殊的滤紫外
石英套管。Ce:Nd:YAG因掺Ce以后晶体呈黄色,所以又叫黄棒。能提供各种板条元件和F1-20(D) ´ 10-140(L)mm的激光棒,Nd浓度为0.6~1.1at.%,Ce浓度为0.03~0.4at.%。
Yb:YAG是三价镱离子(Yb3+)掺入
钇铝石榴石(YAG)基质中形成的一种产生1.03um
近红外激光的
激光晶体,其与Nd:YAG属于同一种基质,但由于掺杂不同而导致生长工艺有所不同。掺镱YAG由于
量子效率高(91%),晶体光谱简单,无
激发态吸收和上转换,且无
荧光浓度猝灭,掺杂浓度高(可达30at.%以上),有较长的
荧光寿命(0.91ms),
吸收带带宽(18nm)比Nd:YAG的(<4nm)宽得多,能与二极管的
泵浦波长有效耦合。在相同的输入功率下,Yb:YAG泵浦生热仅为Nd:YAG的1/4。而且YAG基质的物化特性综合性能最为优良,所以Yb:YAG已成为最引人注目的固体激光介质之一,LD泵浦的高功率Yb:YAG
固体激光器成为新的研究热点,并将其视为发展高效、高
功率固体激光器的一个主要方向。
激光棒在所有激光设备中充当着一个非常重要的角色。无论是在工业激光设备还是医疗激光设备或者是军事激光设备。都起着非常重要的作用。
常用尺寸
常用的激光棒尺寸其直径从1.5mm-18.0mm以0.5mm往上梯增。长度尺寸从15mm,20mm,25mm,30mm,35mm,40mm,45mm,50mm,55mm,60mm,70mm至200mm.均可完成组合尺寸。
把棒:多种直径尺寸组合而成的。
激光打标机
激光打标机常用激光棒尺寸一般为Φ3X67, Φ3X120,Φ3X125,Φ3X140.以及Φ4X67,Φ4X120,Φ4X140.其Φ4表示激光棒的外径尺寸。而后面的数值则表示激光棒的总长。
YAG
灯泵浦激光打标机常用激光棒的规格有:Φ3X120,Φ3X130,Φ3X140,Φ4X120,Φ4X145;
半导体激光打标机常用激光棒规格有:Φ3X67,Φ3X65(e网激光超市
半导体激光器规格)。