Nd:YAG is een acroniem voor Neodymium-gedoteerd  YAG kristal  (Nd:Y3Al5O12) , waarbij YAG staat voor Yttrium-Aluminium-Granaat, en is een scheikundige verbinding die wordt gebruikt als actief lasermedium voor bepaalde vastestof lasers.

Nd:YAG lasers emitteren licht met een golflengte van 1064 nm, in het infrarood.

Van dit type zijn er ook lasers op 940, 1120, 1320, en 1440 nm.

Werking

Het kristal bevat een lage concentratie neodymium, typisch 1%.

De Nd3+-ionen zijn chemisch nauw verwant aan de yttriumionen en kunnen die daarom gemakkelijk in het rooster vervangen.

 

YAG-lasers worden optisch gepompt.

Dat wil zeggen dat er naast het staafvormige kristal een aantal sterke lampen (xenon voor gepulste of krypton voor continue) aangebracht zijn die het kristal bestralen met gewoon licht.

Tegenwoordig gebruikt men in plaats van lampen ook laserdiodes.

Het neodymium-ion bezit anders dan het yttrium-ion een onvolledig gevulde 4f-schil en er zijn een aantal overgangen mogelijk naar aangeslagen toestanden met een hogere energie, waarbij de 4f-elektronen een wat andere golffunctie bezetten.

Deze energietoestanden vormen een stelsel van vier toestanden. Het licht van de pomp-lampen wordt geabsorbeerd en een 4f-elektron gaat van de grondtoestand in een aangeslagen toestand over.

Deze toestand geeft een deel van zijn energie stralingsloos (als warmte) af en vervalt naar een 4F3/2 toestand. Deze toestand heeft een wat langere levensduur en vervalt naar een vierde toestand, de 4I11/2.

De laatste vervalt weer snel stralingsloos naar de grondtoestand en is daarom grotendeels onbezet.

Daarom kan het aantal neodymiumionen met een 4F3/2 toestand (met hogere energie) gemakkelijk groter zijn dan met een lagere 4I11/2 toestand. Deze omgekeerde bezetting is ideaal voor het lasen, omdat een door verval van 4F3/2 → 4I11/2 vrijgekomen foton gemakkelijk andere 4F3/2–toestanden kan stimuleren ook te vervallen.

Door die 4 niveaus is de Nd:YAG laser veel efficiënter dan een laser met 3 niveaus zoals robijn Cr:Al2O3.

De golflengte van de vrijgekomen straling ligt in het nabije infrarood (1064 nm). De YAG-laser is een bijzonder efficiënte laser, die gemakkelijk 1000 Watt aan 1064 nm kan leveren. Het is daarom mogelijk met behulp van niet-lineaire optica een frequentie-verdubbeling te bewerkstelligen en zo een groene bundel van 532 nm te verkrijgen. Verdrievoudiging is ook mogelijk

Toepassingen

De Nd:YAG laser wordt in de industrie veel toegepast om metalen te lassen, te snijden en te boren.

De Nd:YAG laser wordt in de oogheelkunde veel toegepast om in het menselijk oog een vlies te doorboren.

In de KNO-heelkunde wordt de Nd:YAG laser gebruikt om bloedvaten te coaguleren.

  1. ■Tandheelkunde

  2. ■Laserlassen

 

De Lairessestraat 59   1071 NT   Amsterdam   020-679 71 55   omca@me.com   www.omca.nl