Yttrium Ytterbium Garnet Lasereiden Supertähti!
Yttrium-ytterbiumgranaatti (Yb:YAG) on laserteknologiassa käytetty kiinteä lasermateriaali, joka tunnetaan tehokkuudestaan ja luotettavuudestaan. Se koostuu yttriumaluminaatista (Y3Al5O12), johon on lisätty ytterbiumioneja (Yb3+) laserväliaineeksi.
Ytterybumi - Mysteeri-Alkio
Ytterbium, nimitetty Ruotsin Ytterbyyn sijaitsevan louhimoalueen mukaan, oli aikoinaan yksi harvinaisimmista maametalleista. Sen löytö 1878 sai alkuansa eristämällä ytterbiumin oksideja - prosessi, joka osoittautui varsin haastavaksi. Nykyään ytterbiumia tuotetaan yleisesti metallien ja mineraalien erottamisessa, mikä tekee siitä luontevamman lasermateriaalin.
Yttrium-ytterbiumgranaatin ominaisuudet
Yb:YAG:n valinta lasersovelluksiin johtuu useista merkittävistä ominaisuuksista:
- Korkea absorptiokertoimi: Ytterbium ioni absorbsoi tehokkaasti pumppausenergiaa, mikä johtaa tehokkaaseen lasertasaiseen.
- Pieni stoke-siirto: Yb3+ -ionien energialakauksen pienuus vähentää lasin lämmönkehitystä.
- Pitkä käyttöikä: Yb:YAG:n kestävyys ja kyky vastustaa fotokemiallista hajoamista tekevät siitä luotettavan valinnan
| Ytterbium Granaatin ominaisuus | Kuvaus |
|---|---|
| Laser aallonpituus | ~1030 nm (lähi-infrapuna) |
| Pumppaus aallonpituus | ~940 nm |
| Energiatiheys | Korkea |
| Pulssi kesto | Mikrosekuntaa tai pikosekunttaa |
Yttrium-ytterbiumgranaatin sovellukset
Yb:YAG laserit ovat yleistyneet monilla aloilla:
- Teollinen lasersovellus: Metallejen leikkaaminen ja hitsaus vaativat tehokkaita laserlähteitä. Yb:YAG laserit tarjoavat tarvittavan energian ja tarkkuuden näihin prosesseihin.
- Tiede ja tutkimus: Yb:YAG laserien kompakti koko ja luotettavuus tekevät niistä arvokkaita työkaluja tieteellisissä tutkimuksissa, kuten spektroskopiassa ja mikroskopiassa.
Yb:YAG laserin valmistus
Yb:YAG kristallien kasvatus on monivaiheinen prosessi:
-
Oksidipohja: Aluksi sekoitetaan yttriumoksidia, alumiini-oksidia ja ytterbium oksidia oikeissa suhteissa.
-
Kristallin kasvatus: Seos sulatetaan korkeaan lämpötilaan ja jäähdytetään hitaasti kontrolloiduissa olosuhteissa, jolloin yttrium-ytterbiumgranaatti kristalli muodostuu.
-
Leikkaus ja kiillotus: Kasvatettu kristalli leikataan haluttuun muotoon ja kiillotetaan optimaalista lasitehon saavuttamiseksi.
Yb:YAG laserit ovat osoittaneet vahvuutensa monilla aloilla ja niiden käyttö on yleistymässä jatkuvasti. Tulevaisuudessa odottaa Yb:YAG laserien entisestään kehittyminen, jolloin niiden sovellusalueet laajenevat edelleen.
Lisätiedot
- Pumppausmekanismi: Ytterbium ioneja pommitetaan 940 nm aallonpituuden valolla, jolloin ne siirtyvät korkeampaan energiatilaan. Kun ytterbium ionit palaavat pohjatilaansa, ne säteilevät energiaa 1030 nm aallonpituudella – laser säteily.