Gelas fosfat yang didoping Erbium (Er).menunjukkan banyak sifat bermanfaat, yang telah menyebabkan peningkatan permintaan dalam beberapa tahun terakhir untuk Er: laser kaca untuk aplikasi sebagailuas seperti laser rangefinding, komunikasi jarak jauh, dermatologi, dan laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS).Penguat serat Erbium memungkinkan komunikasi global yang cepat dalam kabel transpasifik antara Hong Kong dan Los Angeles, Er: pengukur jarak laser kaca semakin banyak digunakan diaplikasi pertahanan dan pengintaian, DanEr: laser estetika kacamendapatkan daya tarik untukmenghilangkan bekas lukadan bahkanmengobati rambut rontokdisebabkan oleh androgenetic alopecia.
Ruang aplikasi yang berkembang ini membutuhkan kaca laser presisi tinggi dengan toleransi dimensi yang menuntut dan lapisan laser berdaya tinggi.Toleransi yang ketat memberikan kepercayaan kepada integrator sistem bahwa komponen dapat dengan mudah ditempatkan ke dalam sistem mereka tanpa penyelarasan yang memakan waktu, tetapi spesifikasi ini menghadirkan tantangan bagi produsen kaca laser.Kontrol proses dan fokus pada metrologi diperlukan bagi produsen kaca laser untuk menciptakan komponen yang menuntut yang diperlukan untuk ruang optik laser NIR yang terus berkembang.
MENGAPA KACA ERBIUM-DOPED ?
Dalam beberapa dekade terakhir, kemajuan signifikan telah dibuat dalam teknologi laser berbasis fosfat dalam hal peningkatan daya output, durasi pulsa yang lebih pendek, ukuran sistem yang lebih kecil, dan panjang gelombang operasi baru.Er: laser kaca umumnya memancarkan panjang gelombang yang aman untuk mata 1540nm, 1550nm, atau 1570nm, yang sangat bermanfaat dalam pencarian jarak dan situasi lain di mana orang mungkin terpapar sinar.Panjang gelombang ini mendapat manfaat dari transmisi tinggi melalui atmosfer.1540nm juga mengalami penyerapan minimal oleh melanin, membuat Er: laser kaca optimal untuk aplikasi laser estetika pada pasien dengan kulit lebih gelap.
Gambar 1. Keadaan energi erbium.Er: laser kaca biasanya dipompa dengan laser 800nm atau 980nm dan memancarkan pada 1540nm atau 1570nm.
Kaca fosfat mencapai transmisi tinggi dan dapat didoping dengan atom tanah jarang seperti erbium dan ytterbium sehingga dapat mencapai inversi populasi dan lase ketika terkena panjang gelombang pompa 800nm atau 980nm (Gambar 1).Er: kaca juga dapat dipompa oleh foton pada 1480 nm, tetapi ini tidak diinginkan karena efisiensi dapat diturunkan dengan memompa dan merangsang emisi yang terjadi pada panjang gelombang dan pita energi yang sama.[3]Gelas fosfat juga mendapat manfaat dari stabilitas kimiawi dan ambang batas kerusakan yang diinduksi laser (LIDT) yang tinggi, menjadikan Er:kaca dan gelas fosfat yang didoping lainnya sebagai kandidat ideal untuk media penguatan laser NIR.
Gelas fosfat memiliki kelarutan ion tanah jarang yang lebih tinggi daripada gelas silikat, yang menampilkan struktur matriks yang lebih kaku.[1]Namun, mereka memiliki bandwidth yang lebih sempit daripada gelas silikat dan sedikit higroskopis, yang berarti mereka menyerap lebih banyak uap air dari udara.Oleh karena itu, mereka terbatas pada aplikasi dalam bandwidth dan sistem mereka di mana mereka akan cukup terlindungi dari kelembaban dengan pelapis atau optik lainnya.
TOLERANSI KETAT DAN KONTROL PROSES
Banyak aplikasi yang dibahas sebelumnya, terutama laser rangefinding untuk aplikasi pertahanan, seringkali membutuhkan Er kecil: komponen kaca dengan toleransi dimensi yang sangat ketat.Lembaran kaca laser yang dipoles halus ini kemudian dapat dijatuhkan ke rakitan dengan sedikit atau tanpa penyelarasan.Mereka bisa turun ke ukuran kartu SIM dan seringkali tidak menampilkan bevel karena sangat kecil (Gambar 2).Ini membuat edge chipping lebih mungkin terjadi.Mencapai spesifikasi paralelisme dan kualitas permukaan yang ketat pada komponen kecil ini bisa sangat menantang.Bukaan yang jelas, atau bagian dari permukaan optik yang harus memenuhi semua spesifikasi, seringkali hampir 100%, menyisakan sedikit atau tidak ada ruang untuk kesalahan di sekitar tepi permukaan optik.
Gambar 2. Pelat kaca er: yang digunakan untuk laser rangefinding dan aplikasi laser NIR lainnya seringkali berukuran sebesar kartu SIM biasa atau lebih kecil.
Jadi mengapa harus melalui semua masalah ini?Solusi sebelumnya sering melibatkan subassemblies yang lebih besar dari beberapa komponen kristal yang melekat pada batang Nd:YAG.Komponen tambahan ini dapat mencakup pelat Brewster, peredam saturable untuk Q-switching pasif, atau kristal konversi frekuensi.Kristal konversi frekuensi penting dalam pengintai atau aplikasi udara terbuka lainnya karena panjang gelombang emisi neodymium jauh lebih berbahaya daripada erbium dan harus dialihkan ke panjang gelombang yang lebih panjang sebelum dapat ditransmisikan dengan aman dalam jarak jauh.
Aplikasi rangefinder sering kali memerlukan kejutan dan getaran, yang membuat ikatan beberapa komponen menjadi satu sekaligus memenuhi semua spesifikasi menjadi sulit.Pindah dari desain lama ini ke satu bagian Er: kaca yang dipoles menyelesaikan tugas yang sama dengan berbagai lapisan mengurangi ukuran dan biaya sistem.Kristal YAG sering digunakan pada sudut Brewster, tetapi efek yang sama dapat dicapai dengan menggunakan pelapis.Karena Er:pelat kaca tetap perlu dilapisi, ada baiknya menambahkan jenis pelapis ini untuk mengemas fungsionalitas sebanyak mungkin dan menghemat biaya di tempat lain.
Karena gelas fosfat sedikit higroskopis, jika gelas Er: yang tidak dilapisi dibiarkan di luar selama beberapa hari dapat terdegradasi.Kualitas permukaan harus dikontrol sebelum pelapisan untuk mencegah masuknya uap air ke dalam kaca.Lapisan yang diendapkan pada permukaan pelat kaca akhir yang dipoles membantu melindunginya dari degradasi ini.
Spesifikasi umum untuk Er yang kecil dan berpresisi tinggi: pelat kaca memiliki tegak lurus <5 arcmin untuk tepi, tegak lurus <10 detik busur untuk ujung, dan kualitas permukaan lebih baik daripada penggalian goresan 10-5.Spesifikasi yang menuntut ini membutuhkan lingkungan yang bersih, proses yang sangat terkontrol, dan waktu sentuh yang diminimalkan.
Kaca laser biasanya hanya memiliki dua permukaan yang dipoles di ujungnya sementara permukaan lainnya digiling, tetapi beberapa sisi pelat kaca Er: ini juga dipoles dan sangat ditoleransi untuk menyederhanakan penyelarasan.Pilihan sisi mana yang akan dipoles dan dilapisi terlebih dahulu, sisi mana yang akan dipoles sebelum atau setelah dicing, dan kapan menggunakan pemolesan satu sisi atau dua sisi semuanya menentukan biaya dan hasil.Perbedaan hasil antara proses tanpa informasi dan proses yang dioptimalkan oleh pabrikan berpengalaman dapat dengan mudah sebesar faktor tiga.
Untuk mengurangi waktu sentuh dan meningkatkan hasil, optimal untuk melakukan semua manufaktur dan pelapisan dilakukan di satu lokasi.Setiap kali bagian yang selesai sebagian dikirim ke lokasi yang berbeda, kemungkinan kontaminasi dan kerusakan sangat meningkat, seiring dengan bertambahnya waktu antrean.
GANDA LAPISAN HIGH-LIDT
Salah satu tantangan dalam pembuatan Er kecil: lempengan kaca untuk pencarian jarak dan aplikasi NIR presisi lainnya adalah bahwa banyak lapisan sering disimpan pada berbagai sisi komponen.Ini sulit karena diperlukan perbaikan dan perlindungan permukaan murni yang tidak dilapisi sebelum pelapisan.Ini juga merupakan tantangan bagi pabrikan untuk menghindari penyemprotan berlebih atau tiupan di sisi belakang pelat, yang harus dilindungi selama pelapisan.Ujung-ujungnya menampilkan lapisan anti-reflektif (AR) dengan ambang batas kerusakan yang diinduksi laser (LIDTs) yang tinggi.Bagian tepinya juga memiliki lapisan LIDT AR yang tinggi agar pancaran pompa dapat masuk.Daya pompa selalu lebih tinggi daripada emisi.Beberapa pelat empat sisi bahkan memiliki pelapis tambahan untuk cermin rongga reflektifitas tinggi bawaan, diskriminasi panjang gelombang, dan penolakan cahaya pompa.
METROLOGI: JIKA ANDA TIDAK BISA MENGUKURNYA, ANDA TIDAK BISA MEMBUATNYA
Presisi manufaktur dan kontrol proses tidak berguna tanpa metrologi yang tepat yang diperlukan untuk mengukur dan memverifikasi spesifikasi kunci dengan benar.Interferometer laser, seperti ZYGO Verifier, sering digunakan untuk mengukur kerataan, tetapi saat mengukur Er kecil: pelat kaca, permukaan belakang mulai mengganggu pengukuran permukaan depan karena spesifikasi paralelisme yang menuntut.Operator dapat menyiasatinya dengan mengoleskan Vaseline atau zat lain ke permukaan belakang, tetapi permukaan ini perlu dibersihkan ulang dan kemungkinan kerusakan komponen meningkat.Namun, kemajuan terbaru dalam pengukuran kerataan menghilangkan efek dari permukaan belakang dan memungkinkan pengukuran kerataan dilakukan lebih cepat dan dengan kemungkinan kerusakan yang lebih kecil.Keripik di tepi pelat dapat mencegah operator mengukur kerataan secara akurat, yang membuat kontrol proses selama pembuatan menjadi lebih penting.Tegak lurus dan baji biasanya diverifikasi menggunakan autokolimator lintasan ganda.
Ruang aplikasi yang berkembang untuk Er: laser kaca akan terus mendorong produsen komponen optik untuk menciptakan kaca dan pelapis laser presisi yang lebih tinggi dan lebih tinggi.Aplikasi laser yang aman untuk mata 1540nm dan 1570nm membantu membuat penggunaan lebih aman, meningkatkan kepercayaan diri melalui prosedur laser estetika, dan meningkatkan komunikasi jarak jauh.Saran terbaik yang tersedia adalah saat mengembangkan sistem laser NIR;diskusikan kebutuhan aplikasi spesifik Anda dengan pemasok komponen Anda untuk mendapatkan panduan dalam memilih nuansa kaca laser yang tepat dan komponen lainnya.
Artikel ini ditulis oleh Cory Boone, Lead Technical Marketing Engineer, Edmund Optics (Barrington, NJ) dan Mike Middleton, Manajer Operasi, Edmund Optics Florida (Oldsmar, FL).
Lebih banyak informasi produk, Anda bisa datang untuk mengunjungi website kami:
https://www.erbiumtechnology.com/
Surel:devin@erbiumtechnology.com
WhatsApp: +86-18113047438
Faks: +86-2887897578
Tambahkan: No.23, jalan Chaoyang, jalan Xihe, distrik Longquanyi, Chengdu, 610107, China.
Waktu Pembaruan: 01-Apr-2022
