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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(men) 合作後,生產(chan) 各種功率的商業(ye) 用途的碟片激光器,功率從(cong) 幾瓦到幾千瓦。 主要優(you) 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(men) 合作後,生產(chan) 各種功率的商業(ye) 用途的碟片激光器,功率從(cong) 幾瓦到幾千瓦。
主要優(you) 點:
功率和脈衝(chong) 能量比棒狀、光纖 、片狀
更高效的頻率轉換腔體(ti)

DG碟片激光器原理圖和產(chan) 品圖:

1、碟片激光晶體(ti)

碟片激光關(guan) 鍵技術就是薄的激光晶體(ti) 能確保高效均勻的冷卻。我們(men) 不僅(jin) 為(wei) 實驗室提供產(chan) 品,也為(wei) OEM客戶按他們(men) 操作要求需要的規格定製碟片激光晶體(ti) 。
標準的材料是摻雜濃度5-7%的Yb:YAG,表麵性狀為(wei) 平麵或者焊接,晶體(ti) 邊緣傾(qing) 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,用於(yu) 固定和熱傳(chuan) 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(ge) 直接11mm厚度1mm的O型環中,散熱片用3個(ge) M2x5mm螺紋固定。
每個(ge) 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(ge) 默認直徑是3mm,每個(ge) 碟片都提供以下數據信息:
1、摻雜濃度、厚度、楔子、孔徑、最優(you) 泵浦光斑尺寸、內(nei) 部碟片數量
2、W/O激光工作的雙半徑曲率幹涉測量正交平麵
3、熒光、多模和基模信息
4、備注
多泵浦光斑尺寸小於(yu) 理論6mm值,導致接口缺陷和不能滿足客戶要求

1)、TD12
晶體(ti) 直徑12mm,光瞳9mm,晶體(ti) 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:

球麵

曲率半徑:

典型> 10 m, 凹麵或者平麵. 詳細請參閱產(chan) 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 用於(yu) 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麵積,基模最大推薦脈衝(chong) 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於(yu) 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(jue) 定。

激光工作:變形
在激光工作時,碟片外形變化主要因為(wei) 散熱片的彎曲,散熱片變為(wei) 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,碟片表麵的溫度變化已確定。經過在碟片上反射後,產(chan) 生非球麵的相位分布。下圖表示兩(liang) 個(ge) 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:

球麵

曲率半徑:

典型> 2…5 m, 凹麵. 詳細請參閱產(chan) 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 用於(yu) 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麵積,基模最大推薦脈衝(chong) 功率密度是4KW/cm2,正常工作條件下泵浦功率不能大於(yu) 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(jue) 定。

激光操作:變形
在激光工作時,碟片外形變化主要因為(wei) 散熱片的彎曲,散熱片變為(wei) 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,碟片表麵的溫度變化已確定。經過在碟片上反射後,產(chan) 生非球麵的相位分布。下圖表示兩(liang) 個(ge) 碟片外形變化,泵浦功率密度是4KW/cm2。

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

3)、TD25
晶體(ti) 直徑25mm,孔徑22mm,晶體(ti) 厚度200μm.

A、TD25-7-P

材料:

Yb:YAG

摻雜濃度:

7%

厚度:

0.25mm

形狀:

球麵

曲率半徑:

典型> 3...10 m, 凹麵. 詳細請參閱產(chan) 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 用於(yu) 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麵積,基模最大推薦脈衝(chong) 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於(yu) 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(jue) 定。

激光操作:變形
在激光工作時,碟片外形變化主要因為(wei) 散熱片的彎曲,散熱片變為(wei) 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,碟片表麵的溫度變化已確定。經過在碟片上反射後,產(chan) 生非球麵的相位分布。下圖表示兩(liang) 個(ge) 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(ge) 泵浦光路結構多次在碟片上通過
3、水冷碟片座
有三個(ge) 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。
對於(yu) 研究和開發,可以用易調節光學參數的實驗室版本,成批產(chan) 品我們(men) 則采用了更低價(jia) 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(wei) 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(chuan) 輸泵浦光
緊湊
低價(jia)
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(ti) 焊接在銅質散熱片
水溫不穩情況下也具有高穩定性
低於(yu) 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
易於(yu) 更換的準直高功率光纖(例如HighYAG)耦合係統
水冷和可調整的光碟架
泵浦光在泵浦腔內(nei) 24次通過碟片晶體(ti) ,水冷式框架,可調節拋物麵反射鏡和框架,脈衝(chong) 功率∠1KW
具有兩(liang) 種款式:
用自來水的黃銅冷卻
用不鏽鋼的離子水冷卻

3)、TDM 1.0 OEM
為(wei) 激光製造商提供的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係統

帶易更換的準直光學高功率光纖(例如:HighYAG)耦合係統
兩(liang) 款型號:
帶外殼
基準平麵

5)、TDM 2.0
最大泵浦功率2KW
為(wei) 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(wei) 光纖傳(chuan) 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(ge) 泵浦輸入腔可通過碟片24次
最大泵浦功率30KW
水冷框架和光學係統,不鏽鋼冷卻管
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(chuan) 輸功率13KW的光纖補償(chang) 散光耦合係統
根據要求一個(ge) 耦合係統對應3個(ge) 泵浦源光纖

3、碟片激光係統
依據碟片激光技術為(wei) 基礎的專(zhuan) 用的激光係統,目前還沒有真正走向市場,可以根據客戶要求製作。無論是脈衝(chong) 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(men) 具有多年的開發和製作碟片激光器的經驗,可以提供一個(ge) 方案解決(jue) 你所需。
例如:VaryDisk50yy係統提供了從(cong) 飛秒到毫秒的脈寬的可選的超柔性。該係統是用於(yu) 精密加工過程開發,其中最重要的目的就是為(wei) 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,比如脈衝(chong) 能量、聚焦直徑或者波長常數,應用領域在表麵結構例如摩擦學、印刷或者雕刻和太陽能電池領域中各種要求。
為(wei) 了評估在負載下的碟片激光器,也就是說激光工作,我們(men) 提供紅外幹涉儀(yi) ,其特點是:
1、絕對精度好於(yu) 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、如果碟片激光器用於(yu) 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
一款用於(yu) 過程開發的多功能工具,飛秒-,皮秒-,納秒,毫秒可選的脈衝(chong) 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係統
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(chuan) 統激光器、甚至光纖激光器更好的性能。這使生產(chan) 大加工表麵微機械領域對碟片激光器充滿興(xing) 趣。例如在內(nei) 燃工程和太陽能板領域。D+G公司提供了激光製造和碟片核心部件--碟片和碟片模塊、支持這方麵的激光完全發展。資助研發項目進一步開發碟片的潛在技術,發展標準型和實驗係統進一步豐(feng) 富碟片激光器的應用。
VaryDisk50 YY是一款設計用於(yu) 實驗室實驗用多功能激光係統,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範圍。
對於(yu) 影響光與(yu) 物質的相互作用的一個(ge) 最主要參數---可變脈寬係統,這款碟片激光係統的這種特性是科學實驗的理想選擇。在生產(chan) 過程中,在可質量可接受的情況下,確保最大產(chan) 能下,尋找最佳值這款碟片係統具有獨特的價(jia) 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(guan) 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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