고체 레이저의 "영혼"을 소개합니다

고체 레이저의 "영혼"을 소개합니다

주류고체 레이저재료

모든 레이저의 핵심은 레이저 작동 물질이며, 고체 소자의 작동 물질 또한 마찬가지입니다.원자 램프레이저 매질은 본질적으로 고체입니다. 대부분의 고체 레이저 매질은 결정질 기질과 레이저 활성을 갖는 도핑된 원자 또는 이온으로 구성되어 있으며, 비정질(유리) 기질은 상대적으로 드뭅니다. 최근 세라믹 제조 기술의 발전으로 저비용 고품질 레이저 재료의 응용 범위가 크게 확대될 것으로 기대되며, 이러한 재료는 결정질 재료보다 훨씬 큰 크기로 제작할 수 있습니다.

핵심적으로 일반적으로 사용되는 고체 레이저 재료

루비: 화학적 조성은 크롬이 도핑된 산화알루미늄(Cr:Al₂O₃)입니다. 인공 루비는 보석 품질의 루비와 화학적 조성이 유사하지만 순도와 품질이 더 높습니다. 분홍색을 띠며 레이저 파장은 694.3나노미터입니다.

2. 네오디뮴 도핑 이트륨 알루미늄 가넷(Nd:YAG): 인공 결정으로, 1064나노미터의 레이저 파장을 가지며 근적외선 영역에 속합니다. 눈에 전혀 보이지 않고 인체에 무해합니다. Nd:YAG는 현재 루비를 훨씬 능가하는 가장 널리 사용되는 고체 레이저 소재입니다. 핵심적인 이유는 레이저 문턱값이 낮아 동일한 입력 에너지에서 더 높은 출력 에너지를 얻을 수 있기 때문입니다.

3. 네오디뮴 도핑 이트륨 바나데이트(Nd:YVO₄) 흔히 "바나데이트"라고 간단히 불리는 이 물질은 큰 유도 방출 단면적, 낮은 레이저 문턱값, 그리고 편광 출력 특성으로 인해 저출력에서 중출력(최대 수 와트)까지의 다이오드 펌핑 고체 레이저에 선호되는 재료가 되었습니다. 작동 파장은 1064나노미터와 1340나노미터이며, 주파수 배가 후에는 532나노미터와 670나노미터의 파장을 가진 레이저를 출력할 수 있습니다.

4. 네오디뮴 도핑 유리(Nd:Glass): 비정질 유리를 기지재로 사용하는 이 소재는 Nd:YAG와 유사한 레이저 특성을 나타냅니다. 핵심적인 단점은 열전도율이 결정의 1/10에 불과할 정도로 상대적으로 낮아 고출력 환경에서 냉각이 어렵다는 점입니다. 그러나 직경이 30cm(1피트)를 넘는 레이저 매질로 제작할 수 있어 에너지 밀도를 효과적으로 제어하고, 킬로줄(kJ) 수준의 고출력 환경에서도 광학 부품 손상을 방지할 수 있다는 장점이 있습니다.펄스 레이저그리고 상대적으로 비용이 저렴합니다.

다른 중요한 고체 레이저 재료로는 에르븀 도핑 재료가 있습니다. 여기에는 에르븀 도핑 이트륨 알루미늄 가넷(Er:YAG, 출력 파장 2940나노미터)과 에르븀 도핑 유리(Er:Glass, 출력 파장 1540나노미터)가 포함됩니다. 홀뮴 도핑 재료에는 홀뮴 도핑 이트륨 알루미늄 가넷(Ho:YAG), 홀뮴 도핑 리튬 이트륨 플루오라이드(Ho:YLF), 홀뮴 도핑 유리(Ho:Glass, 출력 파장 2000~2100나노미터)가 포함됩니다. 툴륨 도핑 소재: 툴륨 도핑 이트륨 알루미늄 가넷(Tm:YAG), 툴륨 도핑 루테튬 알루미늄 가넷(Tm:LuAG), 툴륨-홀뮴 공동 도핑 리튬 이트륨 플루오라이드(Tm,Ho:YLF, 출력 파장 2000~2030나노미터) 등이 있습니다. 이터븀 도핑 소재: 이터븀 도핑 칼륨 가돌리늄 텅스테이트(Yb:KGW, 출력 파장 1025~1045나노미터) 등이 있습니다. 알렉산드라이트(출력 파장 655~815나노미터). 티타늄 도핑 사파이어(Ti:Sapphire, 출력 파장 840~1100나노미터)