Активный материал в Nd:YAG-лазере - это синтетический кристалл, состоящий из иттрий-алюминиевого граната (YAG), легированного ионами неодима (Nd³⁺). Эта комбинация создает кристалл "иттрий-алюминиевый гранат, легированный неодимом" (Nd:YAG), который служит средой усиления лазера. При оптической накачке, обычно с помощью ламп или лазерных диодов, ионы неодима излучают инфракрасный свет с длиной волны 1064 нм, который отличается глубоким проникновением в ткани (5-10 мм) и меньшим поглощением воды по сравнению с другими типами лазеров. Это делает лазеры Nd:YAG особенно ценными в медицине, промышленности и военном деле, где важны точность и мощность.
Объяснение ключевых моментов:
-
Состав кристаллов
- Основной материал: Иттрий-алюминиевый гранат (Y₃Al₅O₁₂), синтетическая кристаллическая структура.
- Допант: Ионы неодима (Nd³⁺) заменяют ~1% ионов иттрия в решетке.
- YAG-хост обеспечивает тепловую/механическую стабильность, в то время как неодим обеспечивает свечение
-
Механизм свечения
- При возбуждении от источников накачки (ламп/диодов) электроны Nd³⁺ переходят в более высокие энергетические состояния
- Когда электроны возвращаются в более низкие состояния, они испускают фотоны с длиной волны 1064 нм
- Это происходит через четырехуровневую энергетическую систему, что позволяет эффективно инвертировать заселенность
-
Ключевые свойства
- Первичное излучение: инфракрасный свет с длиной волны 1064 нм (невидимый для человеческого глаза)
- Вторичные линии: Может также излучать на длинах волн 946 нм, 1123 нм и 1319 нм.
- Высокая пиковая мощность (мегаватты в импульсном режиме)
- Превосходное качество луча с общим режимом TEM₀₀
-
Преимущества характеристик
- Теплопроводность: ~14 Вт/м-К (лучше, чем у стеклянных носителей)
- Высокий порог повреждения: Сопротивляется оптической деградации при высоких мощностях
- Длительное время жизни в верхнем состоянии (~230 мкс), что позволяет накапливать энергию для Q-переключения
-
Производственные соображения
- Метод выращивания Чохральского позволяет получать высококачественные монокристаллы
- Типичные концентрации легирования Nd³⁺: 0,5-1,5 атомных %.
- Размеры стержня зависят от области применения (например, диаметр 3-10 мм, длина 50-150 мм)
Вы когда-нибудь задумывались, как такое малое количество неодима (всего ~1 %) может питать эти лазеры? Секрет кроется в эффективной передаче энергии в жесткой структуре кристалла YAG, которая не позволяет ионам неодима гасить возбужденные состояния друг друга. Этот тонкий баланс между концентрацией легирующих элементов и чистотой кристалла делает Nd:YAG одним из самых универсальных лазерных материалов, когда-либо созданных.
Сводная таблица:
| Аспект | Детали |
|---|---|
| Базовый материал | Синтетический кристалл иттриево-алюминиевого граната (Y₃Al₅O₁₂) |
| Допант | Ионы неодима (Nd³⁺) в концентрации ~1% |
| Первичное излучение | Инфракрасный свет 1064 нм (глубокое проникновение в ткани) |
| Ключевые преимущества | Высокая теплопроводность, порог повреждения и качество луча |
| Области применения | Медицинская косметология, промышленная резка, военные системы |
Обновите свою клинику или салон с помощью передовой лазерной технологии Nd:YAG. свяжитесь с нами для получения экспертных рекомендаций по медицинскому оборудованию для косметологии!