Pr:YLF laser

Pr:YLF laserlaser vid 523 nm. Pr:YLF-kristallen fluorescerar vit. Intrakavitetsstrålen kan ses genom rayleigh-spridning på grund av dess höga intensitet.

En Pr:YLF-laser (eller Pr ³⁺ :LiYF _{4 -} laser ) är en solid state-laser som använder en praseodymiumdopad yttrium -litium-fluoridkristall som dess förstärkningsmedium . Den första Pr:YLF-lasern byggdes 1977 och avgav pulser vid 479 nm . Pr:YLF-lasrar kan emittera i många olika våglängder i det synliga spektrumet av ljus , vilket gör dem potentiellt intressanta för RGB- applikationer och materialbearbetning. Anmärkningsvärda emissionsvåglängder är 479 nm, 523 nm, 607 nm och 640 nm.

Teknologi

Flera anmärkningsvärda övergångar av praseodymjonen inom en YLF-värdmatris.

pumpas optiskt med hjälp av blixtlampor , pulsade färglasrar eller diodlasrar . Den starkaste emissionslinjen för Pr:YLF är 640 nm, vilket härrör från $^{3}P_{0}\rightarrow \ ^{3}F_{2}$ övergången av Pr ^{3 +} -jon . _ Men genom att undertrycka denna linje (och andra linjer starkare än den önskade) kan andra övergångar användas för att erhålla olika våglängder. Detta kan göras med hjälp av dikroiska speglar . Pr:YLF-lasrar pumpas genom att använda övergångarna från $^{3}H_{4}$ till $^{3}P_{2}$ , $^ {3}P_{1}$ eller $^{3}P_{0}$ (motsvarande våglängder: 444 nm, 469 nm, 479 nm). Pr ³⁺ -jonen genomgår sedan en snabb, strålningsfri övergång (snabb avslappning), följt av den ljusemitterande övergången. Slutligen nås marknivån ( ${\displaystyle ^{3}H_{4}} ) via en annan strålningsfri överföring, vilket gör Pr:YLF-lasern till ett 4-nivåsystem.$ Pr:YLF stöder laserning vid följande våglängder: 479 nm, 523 nm, 546 nm, 607 nm, 640 nm, 698 nm, 721 nm, 907 nm och 915 nm.

3 ${\displaystyle ^{3}H_{4}\rightarrow \ ^{3}P_{2}} -övergången är av speciellt intresse, eftersom$ våglängd (444 nm) kan täckas av InGaN -laser dioder, som är kommersiellt tillgängliga med höga uteffekter. Eftersom absorptionstoppen vid 444 nm bara har en bandbredd på några få nanometer måste pumpdioder väljas och stabiliseras för effektiv laserverkan. Diodpumpade halvledarlasrar (DPSS) som använder dessa dioder har nått flera watts uteffekter i kontinuerlig vågdrift. Typiska DPSS-uppställningar som använder Pr:YLF-kristaller består av en hemisfärisk resonator i vilken kristallen pumpas longitudinellt av pumpdioden. Beroende på resonatorlängden kan denna resonatortyp tolerera små snedställningar av speglarna och bibehåller stabilitet även om kristallen visar termiska linseffekter. Den plana spegeln på resonatorn kan ersättas genom att belägga ena sidan av kristallen, vilket gör installationen mycket kompakt.

Även om flera andra sällsynta jordartsmetaller som Sm ³⁺ , Tb ³⁺ , Dy ³⁺ , Ho ³⁺ och Er ³⁺ erbjuder övergångar i det synliga spektrumet, uppnås den mest effektiva emissionen i denna region med Pr:YLF-lasrar

Pr:YLF-lasrar kan drivas i kontinuerlig våg (cw) eller pulsat läge. Q-Switched och frekvensdubblade Pr:YLF-lasrar har också rapporterats.

Ansökningar

Pr:YLF-lasrar, särskilt i kombination med högeffekts InGaN-laserdioder, är av högt vetenskapligt intresse på grund av deras emissionslinjer i det synliga spektrumet av ljus och potentiellt mycket kompakta laseruppsättningar. Förutom biomedicinska tillämpningar som fluorescensmikroskopi eller cytometri , är Pr:YLF-lasrar också mycket attraktiva för användning i kraftfulla RGB-ljuskällor.

Dessutom kan kompakta och effektiva kontinuerliga vågor (djupa) UV-lasrar tillverkas genom att frekvensdubbla uteffekten av Pr:YLF-lasrar. Nanosekunds UV-pulser kan erhållas med Q-switching frekvens fördubblade Pr:YLF-lasrar. Pulsade och/eller kontinuerliga UV-lasrar kan användas för mycket exakt materialbearbetning, fotoluminescensanalys, litografi för halvledartillverkning och inspektion, UV Raman-spektroskopi , ögonkirurgi, etc.

Tillämpningar inkluderar också exakt och effektiv materialbearbetning av vissa icke-järnmetaller som koppar eller guld.