Лазер на эрбиевом стекле является по-своему уникальным прибором. Он генерирует излучение на длине волны 1535 нм, которое обладает двумя важными свойствами: не поглощается атмосферой и относительно безопасно для глаз. Эти факторы позволили лазерам на эрбиевом стекле прочно занять нишу на рынке лазерного оборудования.
Особенности генерации излучения эрбиевым лазером
Генерация излучения в эрбиевом лазере происходит за счёт перехода 4I13/2 — 4I15/2 ионов Er3+. Однако их основное состояние является одновременно и нижним лазерным уровнем. Поскольку для создания инверсной населённости нужно перевести на верхние лазерные уровни не менее половины ионов, это накладывает существенные ограничения на концентрацию эрбия в активной среде и снижает эффективность накачки.
В волоконных лазерах и усилителях эта проблема решается за счёт большой длины волокна. Для создания же компактных устройств необходимо легировать активную среду сенсибилизатором, который передавал бы ионам энергию накачки. Обычно для этой цели служит иттербий.
Введение в активную среду иттербия и появление недорогих лазерных диодов на арсениде индия-галлия сделали лазеры на эрбиевом стекле доступными, производительными и лёгкими в эксплуатации. Не последнюю роль сыграло и совпадение полосы поглощения ионов иттербия с длиной волны генерации диодных лазеров, а также большое время жизни возбуждённого состояния ионов эрбия: это позволяет сократить габариты линейки лазерных диодов накачки.
Применение лазеров на эрбиевом стекле
У лазеров на эрбиевом стекле довольно узкий диапазон сфер применения. Это связано как с их невысокой по сравнению с другими твердотельными лазерами мощностью, так и с длиной волны генерации.
Атмосфера прозрачна для излучения с длиной волны 1535 нм, зато хорошо поглощается роговицей и лежит в пределах линии резонансного поглощения воды с максимумом в области 1445 нм, что делает невысоким проникновение излучения вглубь человеческого организма и снижает опасность лазеров на эрбиевом стекле для зрения. Из этих свойств следуют основные сферы применения:
- лидары;
- лазерные дальномеры;
- медицина.
Лидары
Лазерная техника позволила существенно упростить дистанционный мониторинг окружающей среды и решение экологических задач. Лидарные системы используются для:
- наблюдения за атмосферными взвесями;
- идентификации аэрозолей и примесей;
- обнаружения летучих взвесей техногенного происхождения;
- наблюдения за стаями птиц;
- высокоточной дальнометрии;
- раннего обнаружения лесных пожаров;
- и других задач.
Большое внимание при этом уделяется безопасности технических средств для зрения человека и животных. Длина волны около 1,5 мкм позволяет решить эту задачу. Её получение возможно несколькими способами, но именно применение лазера на эрбиевом стекле делает решение дешёвым, эффективным и удобным.
Лазерные дальномеры
Ключевыми особенностями дальномеров на базе лазеров на эрбиевом стекле являются:
- компактность;
- лёгкость;
- низкое энергопотребление;
- отсутствие охлаждения;
- широкий диапазон рабочих температур.
За счёт использования безопасной для зрения длины волны эти дальномеры могут применяться в геодезии, при строительстве дорог и ЛЭП, для навигации.
Медицина
В медицине у лазеров на эрбиевом стекле есть два основных применения: косметология и лазерная микрохирургия глаза. В первом случае лазер работает в неабляционном режиме, вызывая закипание жидкости в тонком слое кожи, контролируемые некроз и коагуляцию. Применяется для лечения шрамов, рубцов, акне и пигментаций, восстановления роста волос, устранения дряблости кожи.
Применение эрбиевого лазера для лазерной хирургии глаза (например, в операциях по лазерной деструкции катаракты) на данный момент видится преждевременным. Длина волны генерации лежит несколько в стороне от пика резонансного поглощения воды, и операция занимает существенно больше времени, чем при использовании Nd:YAG-лазера 1440 нм. Однако исследования в этом направлении ведутся, и, возможно, в скором времени у хирургов появится выбор.
Заключение
За счёт относительной безопасности для зрения лазер на эрбиевом стекле в ряде случаев может стать успешной альтернативой белее распространённому Nd:YAG-лазеру. Генерация на длине волны 1535 нм делает его безопасным для зрения, а также позволяет проводить косметологические процедуры в более щадящем режиме благодаря меньшему поглощению излучения тканями человеческого организма.
Основными сферами применения являются дальнометрия, лидары и медицина. В нашем каталоге представлены лазеры на эрбиевом стекле линейки CL1535 с энергией импульса от 40 до 300 мкДж — в зависимости от модели.
Они отличаются чрезвычайно лёгким весом (9,5-11 грамм), малыми габаритами, высокой энергоэффективностью и стабильностью излучения. Импульсный режим реализован с использованием пассивной модуляции добротности, длительность импульса составляет от 4,5 до 6 нс.
Источники:
1. Безносенко И.В., Мачехин Ю.П. Твёрдотельные эрбиевые лазеры полуторамикронного диапазона излучения с диодной накачкой. — Радиотехника, вып. 185. — 2016.
2. Бондаренко Д. А. и др. Малогабаритный эрбиевый лазерный излучатель с диодной накачкой и акустооптической модуляцией добротности. — Вестник МГТУ им. Н. Э. Баумана, Сер. Приборостроение, №5. — 2017.
3. Беликов А.В. и др. Субджоульный лазер на иттербий-эрбиевом стекле с диодной накачкой и модуляцией полезных потерь резонатора для экстракции катаракты. — Научно-технический вестник информационных технологий, механики, оптики. — Том 15, №6. — 2015.
Подписывайтесь на канал, чтобы узнать больше о нашем ассортименте.
