Princíp a uplatňovanie 589 Nm laserov

589 nm žlté laseryS vlnovou dĺžkou 589 nm sa môže použiť v optogenetike, laserových majákoch sodných, teplotných a veterných laserových radaroch, laserom Ramanovi, dynamickej nukleárnej polarizácii, mestskej krajine, vedeckom výskume a národnej obrane a vojenských poliach {{1} pre žlté lasery s vysokou účinnosťou, vysokou kvalitou, vysokou stavom, vysokou životnosťou a úzky žiadosti

Fyzické princípy 589 nm laser

1. Vzťah medzi líniou sodného a vlnovou dĺžkou 589nm

Hlavným fyzikálnym základom 589 NM lasera je prechod na úrovni energie atómov sodíka . Vonkajšie elektróny (3S → 3p) atómov sodíka budú po deexcitení produkovať dve charakteristické spektrálne čiary, konkrétne línie sodný:

D₁ Riadok: 589,6nm (3p¹p₁/₂ → 3s¹s₁/₂)

D₂ Riadok: 589,0nm (3p¹p₃/₂ → 3s¹s₁/₂)

Pretože tieto dve spektrálne čiary sú veľmi blízko (iba 0 . 6nm), zvyčajne sa označujú ako 589nm sodné žlté svetlo . rezonančné charakteristiky tejto vlnovej dĺžky s atómami sodíka, čo z neho robí ideálnu voľbu pre aplikácie, ako sú laserové vodiace hviezdy (LGS) a Cold Atom experimenty.

2. Základné podmienky pre generovanie laserov

Na vytvorenie stabilného lasera 589 NM sa musia splniť tri prvky lasera:

Stimulovaná emisia: atómy sodíka alebo elektróny v ziskovom médiu (ako je ND: YAG), aby preskočili na vysoké energetické úrovne cez externé čerpanie (napríklad svetlo alebo prúd) .

Inverzia častíc: Počet častíc vysokej energie je väčší ako počet hladín s nízkou energiou v laserovom médiu (ako napríklad kryštál alebo farbivo dotkovaný noodymiami) na zosilnenie svetla špecifickej vlnovej dĺžky .

Rezonantná dutina: systém optickej spätnej väzby zložený z reflektorov (ako je DPSS Laser alebo Laser), ktorý premieta a vylepšuje režimy blízko 589nm .

3. Technológia konverzie frekvencie (nelineárna optická metóda)

Pretože je ťažké priamo generovať 589 Nm laser, zvyčajne sa používa technológia nelineárnej frekvenčnej konverzie:

ND: YAG laser emituje 1064nm základné frekvenčné svetlo .

Zdvojnásobenie frekvencie (SHG): Prevedené na 532nm (druhé harmonické) prostredníctvom nelineárnych kryštálov (napríklad LBO) .

Raman Shift: Na posunutie 532nm svetlej frekvencie na 589nm. použite Ramanovu médiá (napríklad vysokotlakový vodík alebo pevné kryštály)

Technická realizácia 589 Nm laser

V súčasnosti je 589 Nm laser realizovaný hlavne nasledujúcimi tromi technickými riešeniami, z ktorých každá má vlastné výhody a nevýhody:

(1) Laser v pevnom stave (ND: YAG + NELINEAR FREFENCIA CONSTRASTUS)

Princíp:
Po prvé, laser ND: YAG generuje 1064nm základné frekvenčné svetlo .

Konvertuje sa na 532 nm zelené svetlo prostredníctvom frekvenčného zdvojnásobenia kryštálu (napríklad LBO, BBO) .

Potom pomocou Ramanovho frekvenčného posunu (ako je vysokotlakový vodíkový alebo tuhý stav Raman Crystal) previesť 532nm na 589nm .

Výhody:

Vysoký výkon (až do desiatok wattov), dobrá stabilita, vhodná pre vysoko výkonné aplikácie, ako sú hviezdy vodiacej sodíka .

Táto technológia je zrelá a široko sa používa v observatóriách (napríklad Keck a VLT Telescopes) .

Nevýhody:

Systém je zložitý a vyžaduje presné reguláciu teploty a optické zarovnanie .

Účinnosť Ramanovej frekvenčnej zmeny je nízka (zvyčajne<50%) and the energy loss is large.

(2) Laser farbiva (laditeľné na 589nm)

Princíp:

Používajte organické farbivo (ako je Rhodamine 6G) ako médium a výstup 589nm prostredníctvom mriežky .

Výhody:

Vlnová dĺžka je nepretržite nastaviteľná, vhodná pre laboratórny spektrálny výskum .

Môže presne zodpovedať línii sodného D (589 . 0/589,6nm).

Nevýhody:

Farbivo sa dá ľahko degradovať a je potrebné ich pravidelne vymeniť a náklady na údržbu sú vysoké .

Výstupný výkon je nízky (zvyčajne<1W), and the stability is greatly affected by the pump source.

(3) polovodičový laser (priama emisia alebo spätná väzba pre externú dutinu)

Princíp:

Používajte špeciálne navrhnuté čipy polovodičových ziskov (napríklad Gainp/algainp) kombinované s objemom Bragg mriežkou (VBG) na uzamknutie vlnovej dĺžky 589nm .

Výhody:

Malá veľkosť, vysoká účinnosť, vhodná pre prenosné aplikácie (napríklad zdravotnícke vybavenie) .

Nevyžaduje sa žiadna zložitá konverzia frekvencie a spotreba energie je nízka .

Nevýhody:

Vlnová dĺžka je ľahko ovplyvnená teplotou a vyžaduje aktívnu frekvenčnú stabilizáciu (napríklad technológia absorpčnej spektroskopie saturácie) .

Sila jednej trubice je obmedzená (zvyčajne<500mW), and high power requires multiple tubes to be combined.

Aplikačné polia s 589 nm laserom

1. adaptívna optika a astronomické pozorovanie

(1) Hviezda vodiacej hviezdy sodíka (LGS)

Princíp:

589nm laser vzrušuje atómovú vrstvu sodíka (stredná atmosféra) 90-100 km nad zemským povrchom, aby sa vytvorili umelé vodiace hviezdy .

Funkcia:

Poskytnite korekciu vlny vlny v reálnom čase pre veľké pozemné ďalekohľady (napríklad Keck a VLT) na kompenzáciu vplyvu atmosférických turbulencií .

Významne zlepšiť rozlíšenie pozorovania (blízko limitu difrakcie) .

Výhody:

V porovnaní s prírodnými vodiacimi hviezdami je možné na požiadanie generovať hviezdy vodiacej sodíka a majú flexibilné pozície .

Použiteľné na pozorovacie oblasti bez jasných hviezd (napríklad tmavé oblasti Mliečnej dráhy) .

(2) rozšírené aplikácie

Multi-laser Guide Systém: Viaceré 589nm lasery spolupracujú na korekcii väčšieho zorného zorného skreslenia .

Sledovanie zvyškov vesmíru: Vrstva sodíka odrážala laserové asistencie pri monitorovaní zvyškov na orbite s nízkym Zeme .

2. Biomedicínske aplikácie

(1) Fotodynamická terapia (PDT)

Princíp:
589nm môže byť selektívne absorbované biologickými molekulami, ako je hemoglobín, a používa sa na cielenú liečbu vaskulárnych chorôb .

Prípad:

Farby portového vína: laser preniká do epidermy a je absorbovaný hemoglobínom, čím ničí abnormálne krvné cievy .

Makulárna degenerácia: pomocné ošetrenie chorôb sietnice .

(2) Fluorescenčné zobrazovanie

Označovanie sodíkových iónov:

589nm vzrušuje fluorescenčné sondové sodné na štúdium dynamiky bunkových sodíkových iónov (ako je neuronálna elektrická aktivita) .

Výhody:

Nízka fototoxicita, vhodná na dlhodobé pozorovanie in vivo .

3. Výskum a priemysel

(1) Fyzika atómu studeného atómu a kondenzácia Bose-Einstein (BEC)

Funkcia:

589nm laser sa používa na ochladenie laserového atómu sodíka (Dopplerov chladenie) na dosiahnutie ultra nízkych teplôt úrovne μk .

Je to kľúčový krok pri príprave BEC (kvantový state hmota) .

Prípady:

Laboratóriá ako MIT a Harvard používajú 589nm lasery na štúdium superfluidity a kvantovej simulácie .

(2) Presné meranie

Spektrálna kalibrácia:

Používa sa ako štandardná vlnová dĺžka na kalibráciu spektrometrov (napríklad astronomické spektrometre) .

Detekcia gravitačnej vlny:

Pomáha v optickej ceste ladenie interferometrov (napríklad ligo) .

4. Iné aplikácie

(1) Laserové zobrazenie a osvetlenie

Výmena sodíkovej lampy:

Vysoká monochromaticita 589 nm laserov sa dá použiť na vysoké farebné vykreslenie alebo projekciu umenia .

Laserové kino:

V kombinácii s lasermi RGB na rozšírenie farebného gamutského pokrytia .

(2) priemyselné spracovanie

Špeciálne spracovanie materiálu:

Selektívne spracovanie určitých polymérov/filmov (napríklad OLED opravy) .

Zhrnutie aplikácie Tabuľka

Budúce trendy

Astronómia: Vývojvyšší výkon(100W triedy) Sodný sprievodca hviezdnymi lasermi pre 30 m teleskopy (e . g ., tmt) .

Liek: Integrácia snanoprobyPre zvýšenú presnosť v cielenej terapii .

Kvantová technika: Aplikácie vatómové hodiny sodíkaalebo kvantová pamäť .

Interdisciplinárny potenciál 589 nm laserov sa naďalej rozširuje, najmä vkvantové technológieasnímanie extrémneho prostredia.

589nm laser, ktorý využíva emisie D-line sodný (589,0/589,6 nm), je všestranný nástroj s kritickými aplikáciami vastronómia(Hviezdy vodiaceho sodného pre adaptívnu optiku),biomedicín(fotodynamická terapia a bunkové zobrazovanie),kvantový výskum(Chladenie atómov chladného atómu a štúdium BEC) apriemysel(Presná metrologia a displejy) . jej jedinečná rezonancia s atómami sodíka umožňuje vysoko presné úlohy. disciplíny .

Kontaktné informácie:

Ak máte nejaké nápady, neváhajte a porozprávajte sa s nami . Bez ohľadu na to, kde sú naši zákazníci a aké sú naše požiadavky, budeme sledovať náš cieľ poskytnúť našim zákazníkom vysoké kvalitné, nízke ceny a najlepšie služby .