CS240641B1 - Laser rod from yttrium-aluminium garnet - Google Patents
Laser rod from yttrium-aluminium garnet Download PDFInfo
- Publication number
- CS240641B1 CS240641B1 CS844679A CS467984A CS240641B1 CS 240641 B1 CS240641 B1 CS 240641B1 CS 844679 A CS844679 A CS 844679A CS 467984 A CS467984 A CS 467984A CS 240641 B1 CS240641 B1 CS 240641B1
- Authority
- CS
- Czechoslovakia
- Prior art keywords
- ions
- laser
- concentration
- chromium
- yttrium
- Prior art date
Links
- 239000002223 garnet Substances 0.000 title abstract 2
- PSNPEOOEWZZFPJ-UHFFFAOYSA-N alumane;yttrium Chemical compound [AlH3].[Y] PSNPEOOEWZZFPJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title 1
- -1 neodymium ions Chemical class 0.000 claims abstract description 16
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- JNDMLEXHDPKVFC-UHFFFAOYSA-N aluminum;oxygen(2-);yttrium(3+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Y+3] JNDMLEXHDPKVFC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910019901 yttrium aluminum garnet Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 229910001430 chromium ion Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000011651 chromium Substances 0.000 abstract description 16
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 13
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 abstract description 13
- 238000005086 pumping Methods 0.000 abstract description 6
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 abstract description 5
- 230000005855 radiation Effects 0.000 abstract description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 9
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 6
- QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N neodymium atom Chemical compound [Nd] QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 229910052743 krypton Inorganic materials 0.000 description 2
- DNNSSWSSYDEUBZ-UHFFFAOYSA-N krypton atom Chemical compound [Kr] DNNSSWSSYDEUBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 206010070834 Sensitisation Diseases 0.000 description 1
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 1
- 235000008429 bread Nutrition 0.000 description 1
- 230000006690 co-activation Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 1
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 1
- 230000008313 sensitization Effects 0.000 description 1
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 description 1
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Lasers (AREA)
Abstract
Laserové tyč z yttritohlinitého granátu s vysokou konverzí čerpacího světla na laserové záření, dotované ionty neodymu, chrómu a caru, kde cíle je dosaženo tím, . že tyč o poloměru r obsahuje ionty neodymu v koncentraci 0,5 až 0,9 Su hmot. ionty chrómu v koncentraci οθρ odpovídající 0,000 2 až 0,05 '* hmot. a ionty ceru v koncentraci odpovídající 0,000 3 až 0,03 % hmot., přičemž výraz r . (175 cCp + 420 cCe) má číselnou hodnotu 1,2 až 2,0.Laser rod made of yttrituminous garnet with high pumping light conversion to laser radiation, doped with neodymium ions, chromium and cara where the goal is achieved by. that the radius bar contains neodymium ions at a concentration of 0.5 to 0.9 wt. ions of chromium in a concentration of οθρ adequate 0.000 2 to 0.05% by weight. and cerium ions at a concentration of 0.000 3 to 0.03% by weight, with expression r. (175 cCp + 420 cCe) has a numerical value of 1.2 to 2.0.
Description
(54) Laserová tyč z yttritohlinitého granátu(54) Yttrium-aluminum garnet laser bar
Laserové tyč z yttritohlinitého granátu s vysokou konverzí čerpacího světla na laserové záření, dotované ionty neodymu, chrómu a caru, kde cíle je dosaženo tím, . že tyč o poloměru r obsahuje ionty neodymu v koncentraci 0,5 až 0,9 Su hmot. ionty chrómu v koncentraci οθρ odpovídajícíYttrium - aluminum garnet laser rod with high conversion of pumping light to laser radiation, doped with neodymium, chromium and cara ions, where the target is achieved by:. The composition of claim 1, wherein the rod of radius r contains neodymium ions in a concentration of 0.5 to 0.9% by mass. chromium ions in a concentration of οθ ρ corresponding to
0,000 2 až 0,05 '* hmot. a ionty ceru v koncentraci odpovídající 0,000 3 až 0,03 % hmot., přičemž výraz r . (175 cCp + 420 cCe) má číselnou hodnotu 1,2 až 2,0.0.000 2 to 0.05 wt. and cerium ions in a concentration corresponding to 0.000 3 to 0.03% by weight, the term r. ( 175c Cp + 420c Ce ) has a numerical value of 1.2 to 2.0.
Vynález se týká laserových tyčí z yttritohlinitého granátu s obsahem iontů neodymu, ohromu e ceru.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to yttrium-aluminum garnet laser rods containing neodymium ions, astonishing cerium.
Senzibilizace, resp. koektivace monokrystalů yttritohlinitého granátu aktivovaného ionty neodymu, chrómu a případně ceru vede ke zvýšení čerpací účinnosti laseru, obsahujícího tento aktivní materiál, protože Široké absorpční pásy' chrómu nebo ceru mohou absorbovat podíl spektra světelného zdroje, který není ionty neodymu absorbován.Sensitization, resp. co-activation of neodymium, chromium and cerium-activated yttrium-aluminum garnet single crystals leads to an increase in the pumping efficiency of a laser containing the active material, since the wide absorption bands of chromium or cerium can absorb a portion of the light source spectrum not absorbed by the neodymium ions.
Přenos energie z iontů chrómu a zejména ceru na ionty neodymu není v yttritohlinitém granátu snadný. Také homogenita krystalů koaktivovaných chromém bývá pravidelně snížena. Navíc jsou tyto monokrystaly krátkovlnným podílem spektra světelného zdroje. .Relativně výhodným materiálem je yttritohlinitý granát obsahující kombinaci neodymu, chrómu a ceru. Jako aktivní laserový materiál věak vykazuje velmi rozdílnou účinnost v závislosti na koncentraci chrómu a ceru a průměru laserové tyče z něho zhotovené.The transfer of energy from chromium ions and especially cerium to neodymium ions is not easy in the yttrium-aluminum garnet. Also, the homogeneity of chromium co-activated crystals is regularly reduced. In addition, these single crystals are a shortwave fraction of the light source spectrum. A relatively preferred material is a yttrium-aluminum garnet containing a combination of neodymium, chromium and cerium. As an active laser material, however, it exhibits very different efficiencies depending on the concentration of chromium and cerium and the diameter of the laser rod made therefrom.
Tento nedostatek je odstraněn u laserových tyčí z yttritohlinitého granátu s obsahem iontů neodymu, chrómu a ceru podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že laserová tyč o poloměru £ jcm] obsahuje ionty neodymu v koncentraci u,5 aí 0,9 5Í hmot., ionty chrómu v koncentraci οθρ, odpovídající 0,000 2 až 0,05 % hmot. a ionty caru v koncentraci cn odpovídající 0,000 3 až 0,03 % hmot., přičemž výraz r . (175 cCr + 420 cCe) má číselnou hodnotu 1,2 až 2,0.This drawback is eliminated in the yttrium-aluminum garnet bars containing the neodymium, chromium and cerium ions according to the invention, characterized in that the laser rod having a radius of? , chromium ions in a concentration of οθ ρ , corresponding to 0.000 2 to 0.05 wt. and tsar ions in a concentration of c n corresponding to 0.000 3 to 0.03% by weight, the term r. (175 c Cr + 420 c Ce ) has a numerical value of 1.2 to 2.0.
Příměs iontů ceritých vyvolává v monokrystalech yttritohlinitého granátu absorpci s maximem při 435 nm, příměs iontů chromitých absorpci 3 maximem 465 nm, takže oba uvedené absorpční pásy se překrývají. Intenzita výsledné absorpce je věak podstatně vyšší než součet absorpcí, resp. absorpčních koeficientů monokrystalů, obsahujících pouze chrom nebo cer v daných koncentracích, což je způsobeno interakcí obou typů iontů.The admixture of cerium ions induces absorption in monocrystals of yttrium aluminum garnet with a maximum at 435 nm, the admixture of chromium ions absorbs a maximum of 465 nm, so that the two absorption bands overlap. However, the intensity of the resulting absorption is considerably higher than the sum of the absorption, respectively. absorption coefficients of single crystals containing only chromium or cerium at given concentrations, which is caused by the interaction of both types of ions.
Interakce je ve zřejmé souvislosti s tvorbou barevných center, protože ozařováním monokrystalů světlem o vlnové délce odpovídající uvedenému společnému absorpčnímu pásu vznikají barevná centra s absorpcí v oblasti 250 až 600 nm daleko ry chleji než při ozařování světlem o vlnové délce větěí nebo menší. Ozařováním v druhém význačném pásu příslušejícím iontům ohromitým, tj. 609 nm, se barevná centra rozpadají za současné luminiscence iontů neodymu.The interaction is obviously related to the formation of color centers because irradiation of single crystals with light of wavelength corresponding to said common absorption band produces color centers with absorption in the range of 250-600 nm far more bread than irradiation with light of wavelengths or less. By irradiating in a second prominent band pertaining to the overwhelming ions, i.e. 609 nm, the color centers disintegrate under simultaneous luminescence of neodymium ions.
Vznik a rozpad uvedených barevných center proto přispívá k zvýšení čerpací účinnosti laseru. Pokud je tvorba barevných center rychlejší než jejich rozpad, může naopak dojít k zhoršení funkce laseru, protože centra ve vyšší koncentraci naopak luminiscenci iontů neodymu zhášejí. Proto je vhodné, aby absorpce s maximem v oblasti 435 až 465 nm byla taková, aby objemová jednotka jak povrchové, tak osové části laserové tyče absorbovaly přibližně stejnou intenzitu čerpacího světla o uvedené vlnové délce. Tuto podmínku lze jednoduše splnit tím, že pro laserové tyče s malým průměrem se volí vyšší a pro tyče s větším průměrem nižší koncentrace chrómu a ceru podle již uvedeného vztahu.The formation and disintegration of these color centers therefore contributes to increasing the pumping efficiency of the laser. If the formation of color centers is faster than their decay, the laser function may deteriorate because centers in higher concentrations, on the other hand, quench the neodymium ion luminescence. Therefore, it is desirable that the absorption with a maximum in the region of 435 to 465 nm be such that the volume unit of both the surface and the axial portions of the laser rod absorb approximately the same intensity of the pumping light of said wavelength. This condition can simply be met by selecting a higher chromium and cerium concentration for small diameter laser bars and a lower chromium and cerium concentration for larger diameter bars according to the above formula.
Laserové tyče podle vynálezu v potřebných rozměrech mají vysokou účinnost konverze čerpacího světla na laserové záření.The laser bars according to the invention in the required dimensions have a high efficiency of converting the pumping light into laser radiation.
Příklad 1Example 1
Z yttritohlinitého granátu s obsahem 0,6 % hmot. neodymu, 0,03 % hmot, chrómu a 0,01 hmot. ceru byla zhotovena laserová tyč o průměru 4 mm a délce 60 mm. Tato tyč byla použita v laseru s pozlaceným reflektorem tvaru eliptického válce, kde byla čerpána spojitě - kontinuálně zářiči kryptonovou výbojkou o průměru výbojové dráhy 6 mm a délce 60 mm příkonem 3,1 kW. Výbojka a tyč byly chlazeny vodou.Of yttrium-aluminum garnet containing 0.6 wt. % of neodymium, 0.03 wt.%, chromium and 0.01 wt. The laser rod was made with a diameter of 4 mm and a length of 60 mm. This rod was used in a laser with gold-plated reflector in the shape of an elliptical cylinder where it was pumped continuously - continuously by a krypton discharge lamp with a discharge path diameter of 6 mm and a length of 60 mm with a power input of 3.1 kW. The lamp and rod were cooled with water.
Rezonátor sestával ze zrcadel opatřených dielektrickými vrstvami o odrazivosti 99,9 íí a 95 i pro vlnovou délku 1 ,06 ^um. Laser s laserovou tyčí o průměru 4 mm poskytoval výstupní výkon 33 W, zatímco s laserovou tyčí ze stejného krystalu stejné délky, ale o průměru 6 mm poskytoval pouze 28 W přesto, že průměr byl lépe přizpůsoben průměru výbojky, než tomu bylo v případě tyče prvé.The resonator consisted of mirrors provided with dielectric layers having a reflectance of 99.9 µm and 95 µm for a wavelength of 1.0 µm. A laser with a 4 mm diameter laser rod provided an output power of 33 W, while a laser rod of the same crystal of the same length, but a 6 mm diameter provided only 28 W even though the diameter was better matched to the lamp diameter than the first .
Příklad 2Example 2
V laseru sestávajícím z pozlaceného reflektoru tvaru eliptického válce g kryptonovou výbojkou o příkonu 3,1 kW, o průměru výbojové dráhy 6 mm a délce 60 mm, laserové tyče o průměru 6 mm a délce 60 mm a zrcadel rezonátoru s dorazivostí 99,9 56 a 95 56 pro vlnovou délku 1,06^um byly zkouěeny laserové tyče z yttritohlinitého granátu s různou dotací. Chlazení výbojky, tyče a vnitřku reflektoru bylo prováděno deionizovanou vodou. V připojené tabulce I je uvedena dotace tyče a odpovídající výkon laseruIn a laser consisting of a gilded elliptical cylinder reflector g with a 3.1 kW Krypton lamp, a discharge path diameter of 6 mm and a length of 60 mm, a laser rod with a diameter of 6 mm and a length of 60 mm and resonator mirrors with a 99.9 56 For the wavelength of 1.06 µm, yttrium-aluminum garnet laser bars with different doping were tested. Cooling of the lamp, rod and interior of the reflector was performed with deionized water. The attached table I shows the rod subsidy and the corresponding laser power
Tabulka !Table !
Dotace tyčeRod subsidies
Výkon laseru ve WLaser power in W
0,72 % hmot. Nd 240.72 wt. Nd 24
0,70 % hmot. Nd, 0,02 % hmot. Cr,0.70% wt. Nd, 0.02 wt. Cr,
0,004 56 hmot. Ce 420.004 56 wt. Ce 42
0,74 56 hmot. Nd, 0,03 56 hmot. Cr,0.74 56 wt. Nd, 0.03 56 wt. Cr,
0,01 56 hmot. Ce 290.01 56 wt. Ce 29
V případě použití xenonové pulsní výbojky o energii 2,6 J a při náhradě zrcadla s 9556 odrazivosti zrcadlem o odrazivosti 70 » byly získány při řízných dotacích výstupní energie, uvedené v tabulce II.When using a 2.6 J xenon pulse lamp and replacing a 9556 reflectance mirror with a 70 reflectivity mirror, they were obtained at a controlled output energy subsidy, as shown in Table II.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS844679A CS240641B1 (en) | 1984-06-20 | 1984-06-20 | Laser rod from yttrium-aluminium garnet |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS844679A CS240641B1 (en) | 1984-06-20 | 1984-06-20 | Laser rod from yttrium-aluminium garnet |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CS467984A1 CS467984A1 (en) | 1985-07-16 |
| CS240641B1 true CS240641B1 (en) | 1986-02-13 |
Family
ID=5390099
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CS844679A CS240641B1 (en) | 1984-06-20 | 1984-06-20 | Laser rod from yttrium-aluminium garnet |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CS (1) | CS240641B1 (en) |
-
1984
- 1984-06-20 CS CS844679A patent/CS240641B1/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CS467984A1 (en) | 1985-07-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Pollack et al. | Ion‐pair upconversion pumped laser emission in Er3+ ions in YAG, YLF, SrF2, and CaF2 crystals | |
| Costela et al. | Phenylbenzimidazole proton-transfer laser dyes: spectral and operational properties | |
| US4782494A (en) | Method of providing continuous lasing operation | |
| US4989215A (en) | Laser pumping cavity | |
| Zharikov et al. | Active media for high-efficiency neodymium lasers withnonselective pumping | |
| CS240641B1 (en) | Laser rod from yttrium-aluminium garnet | |
| Gonzalez et al. | Properties of the 800-nm luminescence band in neutron-irradiated magnesium oxide crystals | |
| US4769823A (en) | Laser system with trivalent chromium doped aluminum tungstate fluorescent converter | |
| Pavlopoulos | The dye mixture perylene/rhodamine 110 | |
| US4134084A (en) | Hybrid laser structures | |
| US5003547A (en) | Room-temperature, flashpumped, 1.96 micron solid state laser | |
| Caffey et al. | Diode array side‐pumped neodymium‐doped gadolinium scandium gallium garnet rod and slab lasers | |
| Bhawalkar et al. | Improving the pumping efficiency of a Nd 3+ glass laser using dyes | |
| US3781707A (en) | Calcium containing silicate oxyapatite lasers | |
| US3766490A (en) | Lu:nd:yag laser system and material | |
| Morey | Active filtering for neodymium lasers | |
| US3629136A (en) | Calcium yttrium silicate oxyapatite laser material containing holmium and chromiumions | |
| Yu et al. | Spectral characteristics of Er3+-activated and Ce3+-sensitized yttrium aluminium garnet laser crystals | |
| Sinha et al. | Photo-stability of laser dye solutions under Copper-vapour-laser excitation | |
| EP0267942B1 (en) | Upconversion pumped lasers | |
| US3602835A (en) | Continuous wave,fluorescent solid lasers | |
| Han et al. | A spectrum converter dye for enhancement of blue‐green laser efficiency | |
| Semenov | Use of ultraviolet filters based on Ce3+ ions in neodymium-activated YAGand YAL lasers | |
| Maeda et al. | Sensitive detection of flame absorption spectra of rare-earth elements with a dye laser | |
| Quarles et al. | High-efficiency 2.09-μm laser |