에르븀(Er) 첨가 인산염 유리많은 유익한 특성을 나타내어 최근 Er에 대한 수요가 증가했습니다. 다음과 같은 응용 분야를 위한 유리 레이저레이저 거리 측정, 장거리 통신, 피부과, 레이저 유도 파괴 분광법(LIBS) 등 광범위.에르븀 광섬유 증폭기는 홍콩과 로스앤젤레스 사이의 태평양 횡단 케이블에서 빠른 글로벌 통신을 가능하게 합니다.국방 애플리케이션 및 정찰, 그리고Er: 유리 미적 레이저에 대한 견인력을 얻고 있습니다흉터 제거그리고 심지어탈모 치료남성형 탈모증에 의해 발생합니다.
이렇게 성장하는 응용 분야에는 치수 공차가 까다로운 고정밀 레이저 유리와 고출력 레이저 코팅이 필요합니다.엄격한 공차는 시스템 통합자에게 구성 요소가 시간 소모적인 정렬 없이 시스템에 쉽게 배치될 수 있다는 확신을 주지만 이러한 사양은 레이저 유리 제조업체에게 과제를 제시합니다.성장하는 NIR 레이저 광학 공간에 필요한 까다로운 부품을 만들기 위해서는 레이저 유리 제조업체가 공정 제어와 계측에 중점을 두어야 합니다.
왜 에르븀 첨가 유리인가?
지난 수십 년 동안 출력 전력 향상, 펄스 지속 시간 단축, 시스템 크기 감소 및 새로운 작동 파장 측면에서 인산염 기반 레이저 기술이 크게 발전했습니다.Er:glass 레이저는 일반적으로 1540nm, 1550nm 또는 1570nm의 눈에 안전한 파장에서 방출하며, 이는 거리 측정 및 사람들이 빔에 노출될 수 있는 기타 상황에서 매우 유용합니다.이러한 파장은 대기를 통한 높은 투과율의 이점이 있습니다.1540nm는 또한 멜라닌에 의한 최소한의 흡수를 경험하므로 Er: 유리 레이저는 더 어두운 안색을 가진 환자의 미용 레이저 적용에 최적입니다.
그림 1. 에르븀의 에너지 상태.Er:유리 레이저는 일반적으로 800nm 또는 980nm 레이저로 펌핑되고 1540nm 또는 1570nm에서 방출됩니다.
인산염 유리는 높은 투과율에 도달하고 800nm 또는 980nm의 펌프 파장에 노출될 때 인구 반전 및 레이저에 도달할 수 있도록 어븀 및 이테르븀과 같은 희토류 원자로 도핑될 수 있습니다(그림 1).Er: 유리도 1480nm에서 광자에 의해 펌핑될 수 있지만, 이는 동일한 파장 및 에너지 대역에서 발생하는 펌핑 및 유도 방출에 의해 효율이 낮아질 수 있기 때문에 바람직하지 않습니다.[3]인산염 유리는 또한 화학적 안정성과 높은 LIDT(레이저 유도 손상 임계값)의 이점을 제공하므로 Er:유리 및 기타 도핑된 인산염 유리는 NIR 레이저 이득 매질에 대한 이상적인 후보가 됩니다.
인산염 유리는 더 단단한 매트릭스 구조를 특징으로 하는 규산염 유리보다 희토류 이온의 용해도가 더 높습니다.[1]그러나 그들은 규산염 유리보다 대역폭이 좁고 약간 흡습성이 있어 공기로부터 더 많은 수분을 흡수합니다.따라서 코팅 또는 기타 광학 장치에 의해 습기로부터 충분히 보호되는 대역폭 및 시스템의 응용 프로그램으로 제한됩니다.
엄격한 공차 및 공정 제어
앞에서 논의한 많은 응용 분야, 특히 방위 응용 분야를 위한 레이저 거리 측정에는 치수 공차가 극도로 엄격한 작은 Er: 유리 부품이 필요한 경우가 많습니다.그런 다음 미세하게 연마된 레이저 유리 슬래브를 정렬이 거의 또는 전혀 필요 없이 어셈블리에 떨어뜨릴 수 있습니다.SIM 카드 크기까지 줄일 수 있으며 크기가 너무 작기 때문에 베벨이 없는 경우가 많습니다(그림 2).이로 인해 가장자리 치핑 가능성이 높아집니다.이러한 작은 구성 요소에서 엄격한 평행도 및 표면 품질 사양을 달성하는 것은 매우 어려울 수 있습니다.모든 사양을 충족해야 하는 광학 표면의 명확한 조리개 또는 부분은 종종 거의 100%이므로 광학 표면 가장자리 주변에 오류가 발생할 여지가 거의 또는 전혀 없습니다.
그림 2. 레이저 거리 측정 및 기타 NIR 레이저 응용 분야에 사용되는 Er:유리 슬래브는 종종 일반적인 SIM 카드 크기 이하입니다.
그렇다면 왜 이 모든 문제를 겪어야 할까요?이전 솔루션은 종종 Nd:YAG 막대에 부착된 여러 수정 구성 요소의 더 큰 하위 어셈블리를 포함했습니다.이러한 추가 구성 요소에는 브루스터 플레이트, 수동 Q-스위칭을 위한 포화 흡수체 또는 주파수 변환 크리스탈이 포함될 수 있습니다.네오디뮴의 방출 파장은 에르븀보다 훨씬 더 위험하고 장거리로 안전하게 전송되기 전에 더 긴 파장으로 이동해야 하기 때문에 주파수 변환 수정은 거리 측정기 또는 기타 야외 응용 분야에서 중요합니다.
거리계 응용 프로그램에는 종종 충격 및 진동 요구 사항이 있어 모든 사양을 충족하면서 여러 구성 요소를 결합하는 것이 어렵습니다.이러한 오래된 디자인에서 다양한 코팅으로 동일한 작업을 수행하는 Er: 유리의 단일 광택 조각으로 이동하면 시스템 크기와 비용이 줄어듭니다.YAG 결정은 종종 Brewster's angle에서 사용되지만 코팅을 사용하여 동일한 효과를 얻을 수 있습니다.어쨌든 Er:유리 슬래브는 코팅이 필요하기 때문에 이러한 유형의 코팅을 추가하여 가능한 한 많은 기능을 포함하고 다른 곳에서 비용을 절감하는 것이 좋습니다.
인산염 유리는 약간 흡습성이 있기 때문에 코팅되지 않은 Er:유리를 며칠 동안 외부에 두면 분해될 수 있습니다.습기가 유리로 이동하는 것을 방지하기 위해 코팅 전에 표면 품질을 제어해야 합니다.최종 유리 슬래브의 연마된 표면에 증착된 코팅은 이러한 열화로부터 유리 슬래브를 보호하는 데 도움이 됩니다.
소형 고정밀 Er에 대한 일반적인 사양: 유리 슬래브는 모서리에 대한 직각도가 5 arcmin 미만이고 끝이 10 arcsec 미만이며 표면 품질이 10-5 Scratch dig보다 우수합니다.이러한 까다로운 사양에는 깨끗한 환경, 고도로 제어된 공정 및 최소화된 접촉 시간이 필요합니다.
레이저 유리는 일반적으로 끝 부분에 두 개의 연마된 표면만 있고 나머지 표면은 연마되어 있지만 이러한 Er: 유리 슬래브의 일부 측면도 연마되고 높은 허용 오차가 적용되어 정렬을 단순화합니다.어떤 면을 먼저 연마하고 코팅할지, 다이싱 전후에 어떤 면을 연마할지, 단면 또는 양면 연마를 언제 사용할지에 대한 선택이 모두 비용과 수율을 결정합니다.정보가 없는 공정과 숙련된 제조업체가 최적화한 공정 사이의 수율 차이는 쉽게 세 배만큼 커질 수 있습니다.
Touch Time을 줄이고 수율을 높이려면 모든 제조 및 코팅이 한 곳에서 수행되는 것이 최적입니다.부분적으로 완성된 부품이 다른 위치로 배송될 때마다 추가 대기열 시간과 함께 오염 및 손상 가능성이 크게 증가합니다.
여러 HIGH-LIDT 코팅
거리 측정 및 기타 정밀 NIR 응용 분야를 위한 소형 Er:유리 슬래브 제조의 한 가지 문제는 구성 요소의 서로 다른 면에 여러 코팅이 증착되는 경우가 많다는 것입니다.이는 코팅 전에 코팅되지 않은 깨끗한 표면을 고정하고 보호해야 하기 때문에 어렵습니다.또한 코팅 중에 보호해야 하는 슬래브 뒷면에 과도하게 분사되거나 날아가는 것을 방지하는 것도 제조업체의 과제입니다.끝 부분에는 높은 LIDT(레이즈 유도 손상 임계값)가 있는 반사 방지(AR) 코팅이 있습니다.가장자리에는 펌프 빔이 들어오도록 높은 LIDT AR 코팅이 되어 있습니다.펌프 동력은 항상 배출보다 높습니다.일부 4면 슬래브에는 내장형 고반사 공동 미러, 파장 식별 및 펌프 광 거부를 위한 추가 코팅이 있습니다.
계측: 측정할 수 없으면 만들 수 없습니다.
제조 정밀도 및 프로세스 제어는 주요 사양을 적절하게 측정하고 확인하는 데 필요한 적절한 계측 없이는 쓸모가 없습니다.ZYGO Verifier와 같은 레이저 간섭계는 종종 평탄도를 측정하는 데 사용되지만 작은 Er:유리 슬래브를 측정할 때 요구되는 평행도 사양 때문에 후면이 전면 측정을 방해하기 시작합니다.작업자는 뒷면에 바셀린이나 다른 물질을 바르면 이 문제를 해결할 수 있지만 이 표면을 다시 청소해야 하며 부품 손상 가능성이 높아집니다.그러나 최근 평탄도 측정의 발전으로 뒷면의 영향이 제거되어 평탄도 측정을 보다 빠르고 손상 가능성이 적은 상태로 수행할 수 있습니다.슬래브 가장자리의 칩은 작업자가 평탄도를 정확하게 측정하지 못하게 할 수 있으므로 제조 중 공정 제어가 더욱 중요해집니다.직각도와 쐐기는 일반적으로 이중 통과 자동 시준기를 사용하여 검증됩니다.
Er: 유리 레이저의 응용 분야가 증가함에 따라 광학 부품 제조업체는 계속해서 더 높은 정밀도의 레이저 유리 및 코팅을 만들 수 있습니다.1540nm 및 1570nm 눈에 안전한 레이저 응용 프로그램은 보다 안전한 사용을 돕고 심미적 레이저 시술을 통해 자신감을 높이고 장거리 통신을 개선합니다.NIR 레이저 시스템을 개발할 때 가장 좋은 조언은 다음과 같습니다.적절한 레이저 유리 및 기타 구성 요소의 미묘한 선택을 탐색하는 데 도움이 되도록 구성 요소 공급업체와 특정 응용 프로그램 요구 사항을 논의하십시오.
이 기사는 Edmund Optics(뉴저지주 배링턴)의 선임 기술 마케팅 엔지니어인 Cory Boone과 Edmund Optics Florida(플로리다주 올즈마)의 운영 관리자인 Mike Middleton이 작성했습니다.
제품 정보 더, 당신은 우리의 웹사이트를 방문할 수 있습니다:
https://www.erbiumtechnology.com/
이메일:devin@erbiumtechnology.com
왓츠앱: +86-18113047438
팩스: +86-2887897578
추가: No.23, Chaoyang road, Xihe street, Longquanyi distrcit, 청두, 610107, 중국.
업데이트 시간: Apr-01-2022
