Prehľad vysokej energiepolovodičový laserPrvá časť rozvoja
Ako sa efektívnosť a sila naďalej zlepšujú, laserové diódy (laserový vodič) bude nahradiť tradičné technológie, čím sa zmení spôsob, akým sa veci vyrábajú, a umožní rozvoj nových vecí. Pochopenie významného zlepšenia polovodičových laserov s vysokým výkonom je tiež obmedzené. Konverzia elektrónov na lasery prostredníctvom polovodičov bola prvýkrát demonštrovaná v roku 1962 a nasledovalo širokú škálu doplnkových pokrokov, ktoré viedli k obrovskému pokroku pri premene elektrónov na lasery s vysokou produktivitou. Tento pokrok podporil dôležité aplikácie od optického úložiska po optické siete až po širokú škálu priemyselných odborov.
Preskúmanie týchto pokrokov a ich kumulatívny pokrok zdôrazňuje potenciál ešte väčšieho a viac všadeprítomného vplyvu v mnohých oblastiach hospodárstva. V skutočnosti, so neustálym zlepšovaním vysokorýchlostných polovodičových laserov, jeho aplikačné pole urýchli expanziu a bude mať hlboký vplyv na hospodársky rast.
Obrázok 1: Porovnanie svietidiel a Mooreov zákon o polovodičových laseroch s vysokým výkonom
Lasery na tuhý stav s diódami alasery
Pokroky vo vysokovýkonných polovodičových laseroch tiež viedli k vývoju downstream laserovej technológie, kde sa polovodičové lasery typicky používajú na excitáciu (pumpovací) dotované kryštály (lasery s pumpou pumpovanými pumpami) alebo dotované vlákna (vláknité lasery).
Aj keď polovodičové lasery poskytujú účinnú, malú a lacnú laserovú energiu, majú tiež dve kľúčové obmedzenia: neukladajú energiu a ich jas je obmedzený. V zásade veľa aplikácií vyžaduje dva užitočné lasery; Jeden sa používa na premenu elektriny na laserové emisie a druhý sa používa na zvýšenie jasu tejto emisie.
Lasery s tuhým stavom pumpované diódy.
Na konci osemdesiatych rokov začalo používanie polovodičových laserov na čerpanie laserov v tuhom stave získavať významný obchodný záujem. Diódové lasery v tuhom stave (DPSSL) dramaticky znižujú veľkosť a zložitosť systémov tepelného riadenia (primárne cyklistické chladiče) a moduly zisku, ktoré historicky používajú oblúkové žiarovky na čerpanie laserových kryštálov v tuhom stave.
Vlnová dĺžka polovodičového lasera je vybraná na základe prekrývania spektrálnych absorpčných charakteristík so ziskovým médiom lasera tuhého stavu, ktoré môže významne znížiť tepelné zaťaženie v porovnaní so širokopásmovým emisným spektrom arc lampy. Vzhľadom na popularitu laserov dotkovaných neodymiami, ktoré emitujú vlnovú dĺžku 1064nm, sa polovodičový laser 808nm stal najproduktívnejším produktom v polovodičovej laserovej produkcii viac ako 20 rokov.
Vylepšená účinnosť čerpacieho diódy v druhej generácii bola umožnená zvýšenou jasom viacmode poloduktorových laserov a schopnosťou stabilizovať úzke emisné šírky linky pomocou hromadných chrapľavých mriežok (VBG) v polovici 2 000 rokov. Slabé a úzke spektrálne absorpčné charakteristiky okolo 880 nm vzbudili veľký záujem o spektrálne stabilné diódy s vysokým jasom. Tieto lasery s vyšším výkonom umožňujú pumpovanie noodymia priamo na hornej úrovni laseru 4F3/2, čím sa znižuje kvantové deficity, a tým zlepší extrakciu základného režimu pri vyššom priemernom výkone, čo by inak bolo obmedzené tepelnými šošovkami.
Začiatkom druhej dekády tohto storočia sme boli svedkami významného zvýšenia sily v režime 1064nm laserov, ako aj ich frekvenčné konverzné lasery pracujúce vo viditeľných a ultrafialových vlnových dĺžkach. Vzhľadom na dlhú životnosť hornej energie ND: YAG a ND: YVO4, tieto operácie prepínané DPSSL Q poskytujú vysokú pulznú energiu a špičkovú energiu, vďaka čomu sú ideálne na ablatívne spracovanie materiálov a aplikácie mikromechinovania s vysokou presnosťou.
Čas príspevku: november-06-2023