고체 레이저

Solid-state laser
레이저 로드(왼쪽에서 오른쪽으로):Ruby, Alexandrite, Er:YAG, Nd: YAP

고체레이저는 염료레이저나 [1]가스레이저처럼 액체가 아닌 고체인 이득매체를 사용하는 레이저입니다.반도체 기반 레이저도 고체 상태이지만 일반적으로 레이저 다이오드라고 불리는 고체 레이저와는 별개의 등급으로 간주됩니다.

솔리드 스테이트 미디어

상세 정보:레이저 종류 목록 † 고체 레이저

일반적으로 고체 레이저의 활성 매체는 유리 또는 결정성 "숙주" 물질로 구성되며, 여기에 네오디뮴, 크롬, 엘비움,[2][4] 툴륨[3], 이터비움 등의 "도판트"가 첨가됩니다.일반적인 도판트의 대부분은 희토류 원소이다.왜냐하면 이러한 이온의 들뜸 상태는 결정격자(포논)의 열진동과 강하게 결합되지 않고 레이저 펌핑의 비교적 낮은 강도에서도 작동 임계값에 도달할 수 있기 때문이다.

레이저 작용이 이루어진 수백 개의 솔리드 스테이트 미디어는 있지만, 널리 사용되는 타입은 비교적 적습니다.이 중 가장 일반적인 것은 네오디뮴 도프 이트륨 알루미늄 가넷(Nd:YAG. 네오디뮴 도프 유리(Nd: glass)와 이터비움 도프 유리 또는 세라믹스는 다중빔 관성 구속 융합에 매우 높은 전력 수준(테라와트)과 높은 에너지(메가줄)로 사용된다.

레이저에 사용된 첫 번째 물질은 합성 루비 결정이었다.루비 레이저는 아직 몇 가지 용도로 사용되고 있지만 전력 효율이 낮기 때문에 일반적이지 않습니다.실온에서는 루비 레이저가 짧은 펄스를 방출하지만 저온에서는 연속적인 [5]펄스를 방출할 수 있습니다.

일부 고체 레이저는 에탈론, 프리즘 및 격자를 사용하는 몇 가지 인트라캐비티 테크닉 또는 이들의 [6]조합을 사용하여 조정할 수도 있습니다.티타늄 도프 사파이어는 660~1080나노미터의 넓은 튜닝 범위로 널리 사용되고 있다.알렉산드라이트 레이저는 700~820 nm의 조정 가능하며 이득 매체의 에너지 저장 시간이 길고 손상 임계값이 높기 때문에 티타늄 사파이어 레이저보다 높은 에너지 펄스를 생성합니다.

펌핑

상세정보 : 레이저 펌핑

솔리드 스테이트 레이싱 미디어는 일반적으로 플래시 램프 또는 아크 램프 또는 레이저 [1]다이오드를 사용하여 광학적으로 펌핑됩니다.다이오드 펌프의 고체 레이저가 훨씬 더 효율적인 경향이 있고, 고출력 반도체 레이저의 비용이 감소함에 따라 훨씬 더 보편화되었습니다.

모드 잠금

솔리드 스테이트 레이저 및 파이버 레이저의 모드 록은 큰 에너지의 초단 펄스를 [1]얻을 수 있기 때문에 응용 범위가 넓습니다.Mode Locker로 널리 사용되는 포화흡수제는 [7][8][9]SESAM과 SWCNT 두 가지가 있으며 Graphene도 [10][11][12]사용되었습니다.이러한 재료는 레이저가 짧은 펄스를 생성하도록 하기 위해 포화 흡수라고 불리는 비선형 광학 거동을 사용합니다.

현재 응용 프로그램 및 개발

솔리드 스테이트 레이저는 F-35 라이트닝 II의 옵션 무기로 개발되고 있으며, 노스롭 그루먼의 FIRE STRIKE 레이저 무기 시스템의 [16][17]도입과 함께 거의 작동 [13][14][15]상태에 가까워지고 있다.2011년 4월에 미 해군은 고에너지 고체 레이저를 테스트했습니다.정확한 사거리는 기밀이지만 "야드가 아니라 마일"[18][19]을 발사했다고 합니다.

플루오르화 우라늄 도프 칼슘은 1960년대에 발명된 두 번째 유형의 고체 레이저였다.미국 요크타운 하이츠(Yorktown Heights)에 있는 IBM 연구소의 Peter Sorokin과 Mirek Stevenson은 Maiman의 루비 레이저가 발사된 직후 2.5시 30분에 레이싱을 달성했습니다.

미 육군은 58kW 광섬유 [20]레이저를 사용해 트럭에 장착된 레이저 시스템을 시험할 준비를 하고 있다.레이저의 확장성은 드론에서 다양한 수준의 힘을 가진 거대한 선박에 이르기까지 모든 분야에서 사용할 수 있게 해줍니다.이 새로운 레이저는 사용 가능한 에너지의 40%를 고체 레이저에 매우 높은 것으로 여겨지는 빔에 투입한다.점점 더 많은 군용 차량과 트럭이 레이저와 같은 응용 분야에 전기를 생산하는 첨단 하이브리드 엔진과 추진 시스템을 사용하고 있기 때문에, 응용 프로그램은 트럭, 무인기, 선박, 헬리콥터 및 [20]비행기로 확산될 가능성이 있습니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ a b c Heller, Jörg (1 March 2022). "A Primer on Solid-State Lasers". www.techbriefs.com. SAE Media Group. Retrieved 7 August 2022.
  2. ^ Singh, G.; Purnawirman; Bradley, J. D. B.; Li, N.; Magden, E. S.; Moresco, M.; Adam, T. N.; Leake, G.; Coolbaugh, D.; Watts, M. R. (2016). "Resonant pumped erbium-doped waveguide lasers using distributed Bragg reflector cavities". Optics Letters. 41 (6): 1189–1192. Bibcode:2016OptL...41.1189S. doi:10.1364/OL.41.001189. PMID 26977666.
  3. ^ Su, Z.; Li, N.; Magden, E. S.; Byrd, M.; Purnawirman; Adam, T. N.; Leake, G.; Coolbaugh, D.; Bradley, J. D.; Watts, M. R. (2016). "Ultra-compact and low-threshold thulium microcavity laser monolithically integrated on silicon". Optics Letters. 41 (24): 5708–5711. Bibcode:2016OptL...41.5708S. doi:10.1364/OL.41.005708. PMID 27973495.
  4. ^ Z. Su, J. D. Bradley, N. Li, E. S. Magden, Purnawirman, D.Coleman, N. Fahrenkopf, C. Baiocco, T. Adam, G. Leake, D. Coolbaugh, D.Vermeulen, and M. R. Watts (2016) "Ultra-Compact CMOS 호환 Yterbium Microlaser", 통합 포토닉스 리서치, 실리콘 및 나노포토닉스 2016, IW1A.3.
  5. ^ "Continuous solid-state laser operation revealed by BTL" (PDF). Astronautics: 74. March 1962.
  6. ^ N. P. Barnes, Transition metal solid-state lasers, Tunable Lasers Handbook, F. J. Duarte (Ed.) (학술, 뉴욕, 1995).
  7. ^ H. Zhang 등, "복굴절 공동 섬유 레이저에서 교차 편파 결합에 의해 형성된 유도 솔리톤" 2011년 7월 7일 Wayback Machine, Opt.에 보관.Let., 33, 2317–2319. (2008)
  8. ^ D. Y. Tang 등, "파이버 레이저에서의 고차 편파 잠금 벡터 솔리톤의 관찰" 2010년 1월 20일 Wayback Machine, Physical Review Letters, 101, 153904(2008)에 보관.
  9. ^ L. M. Zhao 등, 「파이버 링 레이저의 벡터 솔리톤의 편광 회전 잠금」 2011년 7월 7일, Optics Express의 웨이백 머신, 16,10053–10058(2008) 아카이브.
  10. ^ H. Zhang; D. Y. Tang; L. M. Zhao; Q. L. Bao; K. P. Loh (2009). "Large energy mode locking of an erbium-doped fiber laser with atomic layer graphene" (PDF). Optics Express. 17 (20): 17630–5. arXiv:0909.5536. Bibcode:2009OExpr..1717630Z. doi:10.1364/OE.17.017630. PMID 19907547. Archived from the original (PDF) on 17 July 2011.
  11. ^ Han Zhang; Qiaoliang Bao; Dingyuan Tang; Luming Zhao & Kianping Loh (2009). "Large energy soliton erbium-doped fiber laser with a graphene-polymer composite mode locker" (PDF). Applied Physics Letters. 95 (14): P141103. arXiv:0909.5540. Bibcode:2009ApPhL..95n1103Z. doi:10.1063/1.3244206. Archived from the original (PDF) on 17 July 2011.
  12. ^ "Graphene: Mode-locked lasers". NPG Asia Materials. 21 December 2009. doi:10.1038/asiamat.2009.52.
  13. ^ 풀검, 데이비드 A. "레이저는 F-35와 AC-130용으로 개발 중"(2002년 7월 8일).접속일 : 2006년 2월8일
  14. ^ 모리스, 제퍼슨"JSF 레이저의 냉각을 유지하는 것은 큰 과제입니다."라고 록히드 마틴은 말합니다.항공우주일보, 2002년 9월 26일.접속일 : 2007년6월 3일
  15. ^ 풀검, 데이비드 A. "레이저, HPM 무기 작동 상태 근처"항공주간과 우주기술, 2002년 7월 22일.접속일 : 2006년 2월8일
  16. ^ "Northrop Grumman Press Release". Archived from the original on 8 December 2008. Retrieved 13 November 2008.
  17. ^ "The Register Press Release". Retrieved 14 November 2008.
  18. ^ "US Navy's laser test could put heat on pirates". Fox News. 13 April 2011.
  19. ^ Kaplan, Jeremy A. (8 April 2011). "Navy shows off powerful new laser weapon". Fox News.
  20. ^ a b Tucker, Patrick (16 March 2017). "US Army to Test Powerful New Truck-Mounted Laser 'Within Months'". Defense One. Retrieved 13 August 2017.