Przegląd dużej mocylaser półprzewodnikowyczęść pierwsza rozwoju
W miarę poprawy wydajności i mocy diody laserowe(sterownik diod laserowych) nadal będzie zastępować tradycyjne technologie, zmieniając w ten sposób sposób wytwarzania rzeczy i umożliwiając rozwój nowych rzeczy. Zrozumienie znaczących ulepszeń w laserach półprzewodnikowych dużej mocy jest również ograniczone. Konwersja elektronów na lasery za pomocą półprzewodników została po raz pierwszy zademonstrowana w 1962 r., a następnie nastąpiła szeroka gama uzupełniających postępów, które doprowadziły do ogromnych postępów w konwersji elektronów na lasery o wysokiej wydajności. Postępy te wsparły ważne zastosowania od pamięci optycznej po sieci optyczne i szeroki zakres dziedzin przemysłowych.
Przegląd tych postępów i ich skumulowanego postępu podkreśla potencjał jeszcze większego i bardziej wszechobecnego wpływu na wiele obszarów gospodarki. W rzeczywistości, wraz z ciągłym udoskonalaniem laserów półprzewodnikowych dużej mocy, ich pole zastosowań przyspieszy ekspansję i będzie miało głęboki wpływ na wzrost gospodarczy.
Rysunek 1: Porównanie luminancji i prawa Moore’a dla laserów półprzewodnikowych dużej mocy
Lasery półprzewodnikowe pompowane diodowo ilasery światłowodowe
Postęp w dziedzinie laserów półprzewodnikowych dużej mocy doprowadził również do rozwoju technologii laserowej, w której lasery półprzewodnikowe są zwykle używane do wzbudzania (pompowania) domieszkowanych kryształów (lasery półprzewodnikowe pompowane diodami) lub domieszkowanych włókien (lasery światłowodowe).
Chociaż lasery półprzewodnikowe zapewniają wydajną, małą i niedrogą energię laserową, mają również dwa kluczowe ograniczenia: nie magazynują energii, a ich jasność jest ograniczona. Zasadniczo wiele zastosowań wymaga dwóch przydatnych laserów; jeden służy do przekształcania energii elektrycznej w emisję laserową, a drugi do zwiększania jasności tej emisji.
Lasery półprzewodnikowe pompowane diodowo.
Pod koniec lat 80. XX wieku wykorzystanie laserów półprzewodnikowych do pompowania laserów półprzewodnikowych zaczęło zyskiwać znaczące zainteresowanie komercyjne. Lasery półprzewodnikowe pompowane diodowo (DPSSL) radykalnie zmniejszają rozmiar i złożoność systemów zarządzania termicznego (głównie chłodnic cyklicznych) i modułów wzmocnienia, które historycznie wykorzystywały lampy łukowe do pompowania kryształów laserów półprzewodnikowych.
Długość fali lasera półprzewodnikowego jest wybierana na podstawie nakładania się charakterystyk absorpcji widmowej z ośrodkiem wzmocnienia lasera ciała stałego, co może znacznie zmniejszyć obciążenie cieplne w porównaniu z szerokopasmowym widmem emisji lampy łukowej. Biorąc pod uwagę popularność laserów domieszkowanych neodymem emitujących długość fali 1064 nm, laser półprzewodnikowy 808 nm stał się najbardziej produktywnym produktem w produkcji laserów półprzewodnikowych od ponad 20 lat.
Poprawiona wydajność pompowania diod drugiej generacji stała się możliwa dzięki zwiększonej jasności wielomodowych laserów półprzewodnikowych i możliwości stabilizacji wąskich szerokości linii emisyjnych przy użyciu siatek Bragga (VBGS) w połowie lat 2000. Słabe i wąskie charakterystyki absorpcji widmowej wynoszące około 880 nm wzbudziły duże zainteresowanie stabilnymi widmowo diodami pompującymi o wysokiej jasności. Te lasery o wyższej wydajności umożliwiają pompowanie neodymu bezpośrednio na górnym poziomie lasera 4F3/2, zmniejszając deficyty kwantowe i tym samym poprawiając ekstrakcję modów podstawowych przy wyższej średniej mocy, która w przeciwnym razie byłaby ograniczona przez soczewki termiczne.
Na początku drugiej dekady tego stulecia byliśmy świadkami znacznego wzrostu mocy laserów 1064 nm w trybie pojedynczego poprzecznego, a także ich laserów konwersji częstotliwości działających w zakresie widzialnym i ultrafioletowym. Biorąc pod uwagę długi czas życia górnej energii Nd:YAG i Nd:YVO4, te operacje DPSSL Q-switched zapewniają wysoką energię impulsu i moc szczytową, co czyni je idealnymi do ablacyjnej obróbki materiałów i zastosowań w mikroobróbce o wysokiej precyzji.
Czas publikacji: 06-11-2023