Nd: YAG


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Nd: YAG - kurze Version

Neodymium: Yttrium-Aluminium-Granat (Nd: YAG) ist ein Kristall in Festkörperlasern eingesetzt. Dies ist eine der häufigsten Arten von Laser und ist für das Laserstrahl-Schweißen, Schneiden und Bohren Laser eine Reihe von Materialien.


Nd: YAG - lange Version

Nd: YAG (Neodym-dotierter Yttrium-Aluminium-Granat; Nd: Y3Al5O12) ist ein Kristall, der als Lasermedium für Festkörperlaser eingesetzt wird. Der Dotierstoff, dreifach ionisierten Neodym, in der Regel ersetzt Yttrium in der Kristallstruktur der Yttrium-Aluminium-Granat (YAG), da sie von ähnlicher Größe sind. Im Allgemeinen wird das kristalline Gastgeber ist mit rund 1% Neodym durch Atomprozent dotiert.

Laser Betrieb von Nd: YAG wurde zuerst von Geusic et al. bei den Bell Laboratories im Jahr 1964.

Technologie

Ein Nd: YAG-Laser rodNd: YAG-Laser sind optisch gepumpt mit einer Blitzlampe oder Laser-Dioden. Sie sind eine der häufigsten Arten von Laser-, und werden für viele verschiedene Anwendungen eingesetzt.

Nd: YAG-Laser emittieren typischerweise Licht mit einer Wellenlänge von 1064 nm, im Infraroten. Allerdings gibt es auch Übergänge in der Nähe 940, 1120, 1320 und 1440 nm. Nd: YAG-Laser arbeiten in beiden gepulsten und kontinuierlichen Betrieb. Gepulsten Nd: YAG-Laser sind in der Regel in der so genannten Q-Switching-Modus betrieben: Ein optischer Schalter in der Laser-Resonator eingesetzt Warten auf eine maximale Besetzungsinversion in der Neodym-Ionen, bevor sie geöffnet wird. Dann wird die Lichtwelle kann durch den Hohlraum laufen, entvölkern angeregten Lasermedium bei maximaler Besetzungsinversion. In diesem Q-switched mode Ausgangsleistungen von 20 Megawatt und einer Pulsdauer von weniger als 10 Nanosekunden erreicht werden. [Bearbeiten] Die hochintensiven Impulsen kann effizient Frequenz verdoppelt, um Laserlicht bei 532 nm oder höheren Harmonischen erzeugt bei 355 und 266 nm.

Nd: YAG nimmt vor allem in den Banden zwischen 730-760 nm und 790-820 nm. Bei niedrigen Stromdichten Krypton Blitzlampen haben eine höhere Leistung in dieser Bands als die häufiger Xenon-Lampen, die mehr Licht zu erzeugen bei rund 900 nm. Die ersteren sind daher effizienter für das Pumpen von Nd: YAG-Lasern.

Die Höhe der Neodym-Dotierung in das Material variiert je nach ihrer Verwendung. Für continuous wave-Ausgang, ist die Dotierung deutlich geringer als bei gepulsten Lasern. Die schwach dotierte CW Stäbe können optisch durch weniger farbige, fast weiß zu unterscheiden, während höhere dotierten Stäbe pink-violett sind.

Andere häufige Host-Materialien für Neodym sind: YLF (Yttrium-Lithium-Fluorid, 1047 und 1053 nm), YVO4 (Yttrium Orthovanadat, 1064 nm), und Glas. Ein besonderes Grundmaterial ist gewählt, um eine gewünschte Kombination von optischen, mechanischen und thermischen Eigenschaften zu erhalten. Nd: YAG-Laser und Varianten sind entweder mit Blitzlampen, kontinuierliche Gasentladungslampen oder Nah-Infrarot-Laserdioden (DPSS-Laser) gepumpt. Vorstabilisiertes Laser (PSL) Arten von Nd: YAG-Laser haben sich als besonders nützlich bei der Bereitstellung der Hauptträger für Gravitationswellen-Interferometer wie LIGO, VIRGO, GEO600 und TAMA.

Anwendungen

Medizin
Augenheilkunde

Spaltlampe Foto von posterioren Kapsel Trübung sichtbar wenige Monate nach Implantation von Intraokularlinsen in Auge, auf retroilluminationNd gesehen: YAG-Laser sind in der Augenheilkunde zur hinteren Kapsel-Trübung, eine Komplikation der Katarakt-Chirurgie zu korrigieren und für periphere Iridotomie bei Patienten mit akutem Winkel- Glaukom, wo es ersetzt chirurgische Iridektomie hat. Frequency-Nd: YAG-Laser (Wellenlänge 532 nm) sind für pan-retinale Photokoagulation bei Patienten mit diabetischer Retinopathie eingesetzt.

Onkologie

In der Onkologie, Nd: YAG-Laser verwendet werden, um Hautkrebs zu entfernen.

Kosmetische Medizin

Diese Laser sind auch ausgiebig auf dem Gebiet der kosmetischen Medizin für Laser-Haarentfernung und die Behandlung von leichten Durchblutungsstörungen wie Besenreiser im Gesicht und Beine benutzt.

Herstellung

Nd: YAG-Laser sind auch in der Fertigung zum Gravieren, Ätzen oder Kennzeichnung einer Vielzahl von Metallen und Kunststoffen. Sie werden häufig bei der Herstellung für das Schneiden und Schweißen von Stahl und verschiedenen Legierungen verwendet. Für automotive Anwendungen (Schneiden und Schweißen von Stahl) der Leistungsstufen sind in der Regel 1-5 kW. Super-Legierung Bohren (für Gasturbinen-Teile) nutzt typischerweise gepulsten Nd: YAG-Laser (Millisekunde Impulse, nicht Q-switched). Nd: YAG-Laser werden auch für den Untergrund Markierungen in transparenten Materialien wie Glas oder Acrylglas zu machen.

Fluiddynamik

Nd: YAG-Laser kann auch für Durchfluss Visualisierungstechniken in der Strömungsdynamik verwendet werden (zB Particle Image Velocimetry oder induzierte Fluoreszenz).

Zahnheilkunde

Nd: YAG-Laser für weiche Gewebe Operationen in der Mundhöhle, wie Gingivektomie, parodontalen Sulkus Debridement, LANAP, Frenektomie, Biopsie, und Koagulation von graft Entnahmestellen verwendet.

Laser Entfernungsmesser

Military Überschuss Nd: YAG Laser-Entfernungsmesser feuern. Der Laser feuert durch einen Kollimator, Fokussierung des Strahls, die Explosionen ein Loch durch eine Gummi-Block, die Freigabe einer Burst von plasma.The Nd: YAG-Laser der häufigste Laser in militärischen Laser-Entfernungsmesser verwendet wird.

Cavity Ring-Down Spektroskopie (CRDS)

Die Nd: YAG können in der Anwendung der Cavity Ring-Down-Spektroskopie, die verwendet werden, um die Konzentration einiger Licht-absorbierenden Substanz Maßnahme verwendet werden.

Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS)

Hauptartikel: Laser-Induced Breakdown Spectroscopy
Eine Reihe von Nd: YAG-Laser sind in der Analyse der Elemente im Periodensystem verwendet. Obwohl die Anwendung an sich ist ziemlich neu gegenüber herkömmlichen Methoden wie RFA, ICP, hat es sich bewährt, weniger zeitaufwändig und eine billigere Option zu Element Konzentrationen getestet werden. Ein Hochleistungs-Nd: YAG-Laser ist auf die Probenoberfläche fokussiert, um Plasma zu erzeugen. Licht aus dem Plasma wird durch Spektrometer erfasst und die charakteristische Spektren der einzelnen Elemente können identifiziert werden, so dass Konzentrationen der Elemente in der Probe gemessen werden.


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