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能源環境新聞

碟片激光器

星之球科技 來源:安特激光2012-12-28 我要評論(0 )   

15年前斯圖加特大學Adolf Giesen博士以及工作團隊發明了碟片激光器,德國DG公司和他們合作后,生產各種功率的商業用途的碟片激光器,功率從幾瓦到幾千瓦。 主要優點: ...

15年前斯圖加特大學Adolf Giesen博士以及工作團隊發明了碟片激光器,德國DG公司和他們合作后,生產各種功率的商業用途的碟片激光器,功率從幾瓦到幾千瓦。
主要優點:
功率和脈沖能量比棒狀、光纖 、片狀
更高效的頻率轉換腔體

DG碟片激光器原理圖和產品圖:

1、碟片激光晶體

碟片激光關鍵技術就是薄的激光晶體能確保高效均勻的冷卻。我們不僅為實驗室提供產品,也為OEM客戶按他們操作要求需要的規格定制碟片激光晶體。
標準的材料是摻雜濃度5-7%的Yb:YAG,表面性狀為平面或者焊接,晶體邊緣傾斜是防止放大自發輻射(ASE)
技術
激光碟片焊接在鍍金的銅鎢合金的散熱片上,用于固定和熱傳導,散熱片底部被水浸泡冷卻,水是TDM水噴嘴提供,水密封在一個直接11mm厚度1mm的O型環中,散熱片用3個M2x5mm螺紋固定。
每個碟片出廠前都在多模和基模腔測試過,典型的泵浦光斑尺寸是匹配理想應用,每個默認直徑是3mm,每個碟片都提供以下數據信息:
1、摻雜濃度、厚度、楔子、孔徑、最優泵浦光斑尺寸、內部碟片數量
2、W/O激光工作的雙半徑曲率干涉測量正交平面
3、熒光、多模和基模信息
4、備注
多泵浦光斑尺寸小于理論6mm值,導致接口缺陷和不能滿足客戶要求

1)、TD12
晶體直徑12mm,光瞳9mm,晶體厚度200μm,型號有TD12-5-P,TD12-5-W,TD 12-7-P,TD12-7-W

A、激光碟片TD12-5-P

材料:

Yb:YAG

摻雜濃度:

5%

厚度:

0.28 mm

形狀:

球面

曲率半徑:

典型> 10 m, 凹面或者平面. 詳細請參閱產品說明

平行度:

∠100 µrad

孔徑:

直徑8 mm.

AR膜:

R@1030 nm < 0.1 %

HR膜:

R@1030 nm, 0° > 99,9 %

 

R@940 nm 用于 TDM 1.0

同軸度:

正交 +/- 0.5

激光操作:泵浦功率限定
按照泵浦功率除以泵浦面積,基模最大推薦脈沖功率密度是4KW/cm2,多模是6KW/cm2,正常工作條件下泵浦功率不能大于功率密度。在激光工作或者不工作情況下,以這樣的泵浦功率密度碟片能夠連續工作,防止激光腔的突然被破壞,最大泵浦功率是由泵浦光斑尺寸決定。

激光工作:變形
在激光工作時,碟片外形變化主要因為散熱片的彎曲,散熱片變為凸形。光焦度的變化的經驗公式:
      -0.1m-1 per 100W
光焦度計算公式是2/Rcc,Rcc是碟片的曲率半徑。在碟片設計時,碟片表面的溫度變化已確定。經過在碟片上反射后,產生非球面的相位分布。下圖表示兩個碟片外形變化,泵浦功率密度是4KW/cm2。

B、TD12-7-P

材料:

Yb:YAG

摻雜濃度:

7%

厚度:

0.215mm

形狀:

球面

曲率半徑:

典型> 2…5 m, 凹面. 詳細請參閱產品說明

平行度:

∠100 µrad

孔徑:

直徑8 mm.

AR膜:

R@1030 nm < 0.1 %

HR膜:

R@1030 nm, 0° > 99,9 %

 

R@940 nm 用于 TDM 1.0

同軸度:

正交 +/- 0.5

#p#分頁標題#e#

激光操作:泵浦功率限定
按照泵浦功率除以泵浦面積,基模最大推薦脈沖功率密度是4KW/cm2,正常工作條件下泵浦功率不能大于功率密度。在激光工作或者不工作情況下,以這樣的泵浦功率密度碟片能夠連續工作,防止激光腔的突然被破壞,最大泵浦功率是由泵浦光斑尺寸決定。

激光操作:變形
在激光工作時,碟片外形變化主要因為散熱片的彎曲,散熱片變為凸形。光焦度的變化的經驗公式:
泵浦光斑直徑>4mm時-0.05m-1 per 100W,
泵浦光斑直徑大約3mm時-0.1m-1 per 100W
光焦度計算公式是2/Rcc, Rcc是在激光不工作時測量出的碟片的曲率半徑。在碟片設計時,碟片表面的溫度變化已確定。經過在碟片上反射后,產生非球面的相位分布。下圖表示兩個碟片外形變化,泵浦功率密度是4KW/cm2。

2)、TD20
晶體直徑20mm,光瞳15mm,晶體厚度350μm,型號TD20-5-P

3)、TD25
晶體直徑25mm,孔徑22mm,晶體厚度200μm.

A、TD25-7-P

材料:

Yb:YAG

摻雜濃度:

7%

厚度:

0.25mm

形狀:

球面

曲率半徑:

典型> 3...10 m, 凹面. 詳細請參閱產品說明

平行度:

∠100 µrad

孔徑:

22 mm.

AR膜:

R@1030 nm < 0.1 %

HR膜:

R@1030 nm, 0° > 99,9 %

 

R@940 nm 用于 TDM 30

同軸度:

正交 +/- 0.5

激光操作:泵浦功率限定
按照泵浦功率除以泵浦面積,基模最大推薦脈沖功率密度是4KW/cm2,多模是64KW/cm2。正常工作條件下泵浦功率不能大于功率密度。在激光工作或者不工作情況下,以這樣的泵浦功率密度碟片能夠連續工作,防止激光腔的突然被破壞,最大泵浦功率是由泵浦光斑尺寸決定。

激光操作:變形
在激光工作時,碟片外形變化主要因為散熱片的彎曲,散熱片變為凸形。光焦度的變化的經驗公式:
       -0.1m-1 per 100W
光焦度計算公式是2/Rcc, Rcc是在激光不工作時測量出的碟片的曲率半徑。在碟片設計時,碟片表面的溫度變化已確定。經過在碟片上反射后,產生非球面的相位分布。下圖表示兩個碟片外形變化,泵浦功率密度是4KW/cm2。

2、碟片激光模塊

碟片模塊包含:
1、泵浦耦合單元
2、一個泵浦光路結構多次在碟片上通過
3、水冷碟片座
有三個功率型號,TDM1.0碟片模塊允許最大泵浦功率1KW。TDM10單碟最大功率10KW.TDM30通過光纖耦合最大泵浦功率30KW。
對于研究和開發,可以用易調節光學參數的實驗室版本,成批產品我們則采用了更低價格的固定參數的OEM模塊,可用自來水或者去離子水冷卻。
1)、TDM 0.05

為應用要求的低泵浦功率(∠50W)
16路泵浦通道
泵浦源保偏
650nm…1050nm的寬泵浦波長
光纖傳輸泵浦光
緊湊
低價
水冷或者Peltier冷卻
標準碟片安裝架
16mm框架適合諧振器反射鏡

TDM0.05TEC
碟片晶體焊接在銅質散熱片
水溫不穩情況下也具有高穩定性
低于水溫冰點下工作
30mm框架適合諧振器反射鏡

2)、TDM 1.0 Lab

使用HP最大泵浦功率1KW,或者分別使用250W SMA耦合單元
自來水或去離子水冷卻回路
科研實驗型版本
易于更換的準直高功率光纖(例如HighYAG)耦合系統
水冷和可調整的光碟架
泵浦光在泵浦腔內24次通過碟片晶體,水冷式框架,可調節拋物面反射鏡和框架,脈沖功率∠1KW
具有兩種款式:
用自來水的黃銅冷卻
用不銹鋼的離子水冷卻

3)、TDM 1.0 OEM
為激光制造商提供的TDM 1.0版本

4)、TDM 1.0 OEM 泵浦耦合單元
提供光纖接口和準直系統

帶易更換的準直光學高功率光纖(例如:HighYAG)耦合系統
兩款型號:
帶外殼
基準平面

5)、TDM 2.0
最大泵浦功率2KW
為LLK-D光纖耦合單元
自來水或去離子水冷卻回路
科研實驗型版本

6)、TDM 30#p#分頁標題#e#

最大泵浦功率30KW
設計為光纖傳輸泵浦功率
真空密封
科研實驗型版本
水冷和帶19mm光瞳可調節的激光碟片可調安裝架
一個泵浦輸入腔可通過碟片24次
最大泵浦功率30KW
水冷框架和光學系統,不銹鋼冷卻管
真空密封
均勻冷卻避免熱量不平衡
可根據泵浦光斑尺寸更換準直光學,最大傳輸功率13KW的光纖補償散光耦合系統
根據要求一個耦合系統對應3個泵浦源光纖

3、碟片激光系統
依據碟片激光技術為基礎的專用的激光系統,目前還沒有真正走向市場,可以根據客戶要求制作。無論是脈沖還是連續波長,單頻或者自由光譜,幾瓦或者千瓦級,可變頻率或者基波都可以。我們具有多年的開發和制作碟片激光器的經驗,可以提供一個方案解決你所需。
例如:VaryDisk50yy系統提供了從飛秒到毫秒的脈寬的可選的超柔性。該系統是用于精密加工過程開發,其中最重要的目的就是為所需的應用找出最佳脈寬。VaryDisk允許改變脈寬而其他參數不變,比如脈沖能量、聚焦直徑或者波長常數,應用領域在表面結構例如摩擦學、印刷或者雕刻和太陽能電池領域中各種要求。
為了評估在負載下的碟片激光器,也就是說激光工作,我們提供紅外干涉儀,其特點是:
1、絕對精度好于100nm
2、物的直徑大小多達25mm或者50mm
3、分析軟件具有多輸出特點
4、如果碟片激光器用于照明光學其增益輪廓曲線和吸收輪廓曲線的空間分辨率的測量和偏振一樣。
VaryDisk 50 YY
一款用于過程開發的多功能工具,飛秒-,皮秒-,納秒,毫秒可選的脈沖持續時間,具有高精度、高效率、高效率下的高精度。不同的波長,可選高效高精度的可選波長:
紅外
綠光
具有非常好的柔性碟片系統
在高功率密度要求下要求高精確性時,碟片激光器具有比傳統激光器、甚至光纖激光器更好的性能。這使生產大加工表面微機械領域對碟片激光器充滿興趣。例如在內燃工程和太陽能板領域。D+G公司提供了激光制造和碟片核心部件--碟片和碟片模塊、支持這方面的激光完全發展。資助研發項目進一步開發碟片的潛在技術,發展標準型和實驗系統進一步豐富碟片激光器的應用。
VaryDisk50 YY是一款設計用于實驗室實驗用多功能激光系統,提供了卓越的柔性,脈寬在500fs到2μs,全世界沒有任何激光能有這樣大的脈寬可變范圍。
對于影響光與物質的相互作用的一個最主要參數---可變脈寬系統,這款碟片激光系統的這種特性是科學實驗的理想選擇。在生產過程中,在可質量可接受的情況下,確保最大產能下,尋找最佳值這款碟片系統具有獨特的價值。
另外碟片技術提供了高效的頻率轉換,在所有泵浦情況下,VariDisk 50 YY標準的波長是綠光。
典型參數:

平均功率:

50W

光束質量:

M2∠1.5

Q開關模式

 

脈寬:

1-2μs

最大泵浦能量IR

15mJ

最大泵浦能量 綠光

10mJ

頻率

∠20KHz

Cavity dump模式

 

脈寬:

10ns-1μs

最大泵浦能量IR

15mJ

最大泵浦能量 綠光

10mJ

頻率

∠300KHz

Regenerative amplifier模式

 

脈寬:

500fs-5ps

最大泵浦能量IR

300μJ

最大泵浦能量綠光

150μJ

頻率

∠1MHz

 

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