Prehľad vysokého výkonupolovodičový laservývojová časť prvá
S neustálym zlepšovaním účinnosti a výkonu laserové diódy (ovládač laserových diód) bude naďalej nahrádzať tradičné technológie, čím zmení spôsob, akým sa veci vyrábajú, a umožní vývoj nových vecí. Pochopenie významných vylepšení vo vysokovýkonných polovodičových laseroch je tiež obmedzené. Konverzia elektrónov na lasery prostredníctvom polovodičov bola prvýkrát demonštrovaná v roku 1962 a nasledovala široká škála doplnkových pokrokov, ktoré viedli k obrovskému pokroku v konverzii elektrónov na vysoko produktívne lasery. Tieto pokroky podporili dôležité aplikácie od optického ukladania cez optické siete až po širokú škálu priemyselných oblastí.
Prehľad týchto pokrokov a ich kumulatívneho pokroku zdôrazňuje potenciál pre ešte väčší a rozsiahlejší vplyv v mnohých oblastiach hospodárstva. V skutočnosti, s neustálym zdokonaľovaním vysokovýkonných polovodičových laserov, ich aplikačné pole urýchli expanziu a bude mať hlboký vplyv na hospodársky rast.
Obrázok 1: Porovnanie jasu a Moorovho zákona vysokovýkonných polovodičových laserov
Diódovo čerpané lasery v pevnej fáze avláknové lasery
Pokroky vo vysokovýkonných polovodičových laseroch viedli aj k vývoju následnej laserovej technológie, kde sa polovodičové lasery zvyčajne používajú na budenie (pumpovanie) dopovaných kryštálov (diódovo pumpované tuhostátne lasery) alebo dopovaných vlákien (vláknové lasery).
Hoci polovodičové lasery poskytujú efektívnu, malú a lacnú laserovú energiu, majú aj dve kľúčové obmedzenia: neukladajú energiu a ich jas je obmedzený. V podstate mnoho aplikácií vyžaduje dva užitočné lasery; jeden sa používa na premenu elektriny na laserové žiarenie a druhý sa používa na zvýšenie jasu tohto žiarenia.
Diódou čerpané lasery v pevnej fáze.
Koncom 80. rokov 20. storočia sa začal značný komerčný záujem o využitie polovodičových laserov na bunenie laserov v pevnej fáze. Diódovo buzené lasery v pevnej fáze (DPSSL) dramaticky znižujú veľkosť a zložitosť systémov tepelného manažmentu (predovšetkým cyklických chladičov) a zosilňovacích modulov, ktoré historicky používali oblúkové lampy na bunenie kryštálov laserov v pevnej fáze.
Vlnová dĺžka polovodičového laseru sa volí na základe prekrývania spektrálnych absorpčných charakteristík so ziskovým médiom tuhého laseru, čo môže výrazne znížiť tepelné zaťaženie v porovnaní so širokopásmovým emisným spektrom oblúkovej lampy. Vzhľadom na popularitu neodýmom dopovaných laserov emitujúcich vlnovú dĺžku 1064 nm sa polovodičový laser s vlnovou dĺžkou 808 nm stal najproduktívnejším produktom vo výrobe polovodičových laserov už viac ako 20 rokov.
Zlepšená účinnosť čerpania diódami druhej generácie bola umožnená zvýšeným jasom multimódových polovodičových laserov a schopnosťou stabilizovať úzke šírky emisných čiar pomocou objemových Braggových mriežok (VBGS) v polovici prvého desaťročia 21. storočia. Slabé a úzke spektrálne absorpčné charakteristiky okolo 880 nm vzbudili veľký záujem o spektrálne stabilné vysokojasné čerpacie diódy. Tieto lasery s vyšším výkonom umožňujú čerpať neodým priamo na hornej laserovej úrovni 4F3/2, čím sa znižujú kvantové deficity a tým sa zlepšuje extrakcia základného módu pri vyššom priemernom výkone, ktorá by inak bola obmedzená tepelnými šošovkami.
Začiatkom druhej dekády tohto storočia sme boli svedkami výrazného nárastu výkonu laserov s jedným transverzálnym módom a vlnovou dĺžkou 1064 nm, ako aj ich frekvenčne konverzných laserov pracujúcich vo viditeľnom a ultrafialovom spektre. Vzhľadom na dlhú životnosť hornej hornej energie Nd: YAG a Nd: YVO4 poskytujú tieto DPSSL Q-spínané operácie vysokú pulznú energiu a špičkový výkon, vďaka čomu sú ideálne pre ablatívne spracovanie materiálov a vysoko presné mikroobrábacie aplikácie.
Čas uverejnenia: 06.11.2023