Nd:YAG-Laser emittieren hauptsächlich bei einer Grundwellenlänge von 1064 nm, die im nahen Infrarotspektrum liegt. Durch einen Prozess namens Oberwellenerzeugung kann diese einzelne Quelle jedoch effektiv kürzere Wellenlängen erzeugen, darunter 532 nm (grün), 355 nm (ultraviolett) und 266 nm (tiefes Ultraviolett), sowie weniger verbreitete native Übergänge wie 946 nm und 1319 nm.
Kernbotschaft: Während 1064 nm der Industriestandard für Nd:YAG-Systeme ist, liegt ihr wahrer Wert in der Frequenzkonvertierung. Diese Fähigkeit ermöglicht es einer einzigen Laserarchitektur, das Spektrum vom nahen Infrarot bis ins tiefe Ultraviolett abzudecken.
Die Grundwellenlänge
Der primäre Standard (1064 nm)
Die effizienteste und am weitesten verbreitete Emissionslinie für Neodym-dotierte Yttrium-Aluminium-Granat (Nd:YAG)-Laser ist 1064 nm.
Diese Wellenlänge ist infrarot und für das bloße Auge unsichtbar. Sie ist das natürliche Ergebnis des dominantesten atomaren Übergangs im Kristall.
Alternative native Linien
Obwohl 1064 nm dominant ist, ermöglichen die physikalischen Eigenschaften des Nd:YAG-Kristalls andere spezifische atomare Übergänge.
Designer können die Hauptlinie von 1064 nm unterdrücken, um andere Infrarot-Wellenlängen zu bevorzugen. Gängige alternative Emissionslinien sind 946 nm, 1123 nm, 1319 nm, 1338 nm, 1415 nm und 1444 nm.
Erreichen des sichtbaren und UV-Spektrums
Frequenzverdopplung (532 nm)
Zur Erzeugung von sichtbarem Licht verwenden Ingenieure die Frequenzverdopplung.
Indem der grundlegende 1064-nm-Strahl durch einen speziellen nichtlinearen Kristall geleitet wird, wird die Frequenz verdoppelt und die Wellenlänge auf 532 nm halbiert. Dies erzeugt ein gut sichtbares, hellgrünes Licht, das häufig für Ausrichtungszwecke und spezielle medizinische Verfahren verwendet wird.
Frequenzverdreifachung und -vervierfachung (UV)
Das gleiche Prinzip ermöglicht es Nd:YAG-Lasern, ultraviolette Wellenlängen zu erreichen.
Die Frequenzverdreifachung erzeugt 355 nm, während die Frequenzvervierfachung 266 nm erzeugt. Diese Wellenlängen sind entscheidend für Anwendungen, die hohe Photonenenergie erfordern oder mit spezifischen Materialien interagieren, die kein Infrarotlicht absorbieren.
Verständnis der Kompromisse
Begrenzungen der Pulsdauer
Obwohl Nd:YAG in Bezug auf die Wellenlänge vielseitig ist, hat es Einschränkungen bei der Pulsdauer.
Diese Laser eignen sich hervorragend für die Güteschaltung (Q-Switching), die hochenergetische Nanosekundenpulse erzeugt. Dies macht sie ideal für Bohr-, Markierungs- und medizinische chirurgische Anwendungen.
Die Modenkopplungsbeschränkung
Nd:YAG ist jedoch im Allgemeinen weniger geeignet für die Modenkopplung zur Erzeugung ultrakurzer (Femtosekunden-) Pulse.
Das Material hat eine begrenzte Verstärkungsbandbreite. Diese physikalische Eigenschaft schränkt die Fähigkeit des Lasers ein, das breite Spektrum zu unterstützen, das für die Erzeugung ultrakurzer Pulse erforderlich ist, im Gegensatz zu Materialien wie Titansaphir.
Die richtige Wahl für Ihr Ziel treffen
Bei der Auswahl einer Nd:YAG-Konfiguration bestimmt die spezifische Wellenlänge die Anwendung.
- Wenn Ihr Hauptaugenmerk auf allgemeiner Materialbearbeitung oder tiefen Gewebepenetration liegt: Verlassen Sie sich auf die Grundwellenlänge von 1064 nm für maximale Effizienz und Leistung.
- Wenn Ihr Hauptaugenmerk auf visueller Ausrichtung oder der Behandlung vaskulärer Ziele liegt: Verwenden Sie ein frequenzverdoppeltes System, das bei 532 nm (Grün) emittiert.
- Wenn Ihr Hauptaugenmerk auf Mikrobearbeitung oder hochpräziser Ablation liegt: Wählen Sie frequenzverdreifachte (355 nm) oder vervierfachte (266 nm) Konfigurationen für feinere Interaktionen.
- Wenn Ihr Hauptaugenmerk auf spezialisierter Spektroskopie oder thermischer Steuerung liegt: Untersuchen Sie Systeme, die auf alternative Linien wie 1319 nm oder 946 nm abgestimmt sind.
Der Erfolg mit der Nd:YAG-Technologie beruht auf der Abstimmung der spezifischen Emissionslinie – ob Grund- oder Oberwelle – auf die Absorptionseigenschaften Ihres Zielmaterials.
Zusammenfassungstabelle:
| Wellenlänge | Farbe/Spektrum | Generierungsmethode | Hauptanwendung |
|---|---|---|---|
| 1064 nm | Nahes Infrarot | Grundlinie | Tiefengewebe, Haarentfernung, industrielle Kennzeichnung |
| 532 nm | Sichtbares Grün | Frequenzverdoppelt | Vaskuläre Läsionen, Tattoo-Entfernung, Ausrichtung |
| 355 nm | Ultraviolett (UV) | Frequenzverdreifacht | Mikrobearbeitung, hochpräzise Ablation |
| 266 nm | Tiefes UV | Frequenzvervierfacht | Spezialisierte Materialbearbeitung, Spektroskopie |
| 1319 nm | Infrarot | Alternative native Linie | Spezialisierte medizinische Chirurgie, thermische Steuerung |
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