Prezentare generală a dezvoltării laserului cu laser cu semiconductor de înaltă putere

Prezentare generală a puterii mariLaser semiconductorDezvoltare Prima parte

Pe măsură ce eficiența și puterea continuă să se îmbunătățească, diodele laser (Driver cu diode laser) va continua să înlocuiască tehnologiile tradiționale, schimbând astfel modul în care se fac lucrurile și permițând dezvoltarea de lucruri noi. Înțelegerea îmbunătățirilor semnificative ale laserelor semiconductoare de mare putere este, de asemenea, limitată. Conversia electronilor în lasere prin semiconductori a fost demonstrată pentru prima dată în 1962 și au urmat o mare varietate de progrese complementare care au determinat progrese uriașe în conversia electronilor în lasere cu productivitate ridicată. Aceste progrese au susținut aplicații importante de la stocarea optică până la rețelele optice la o gamă largă de câmpuri industriale.

O revizuire a acestor progrese și a progresului lor cumulativ evidențiază potențialul pentru un impact și mai mare și mai omniprezent în multe domenii ale economiei. De fapt, odată cu îmbunătățirea continuă a laserelor semiconductoare de mare putere, domeniul său de aplicare va accelera expansiunea și va avea un impact profund asupra creșterii economice.

Figura 1: Comparația luminanței și a legii Moore a laserelor cu semiconductor de mare putere

Lasere cu stare solidă cu diode șiLasere cu fibre

Progresele în laserele cu semiconductor de mare putere au dus, de asemenea, la dezvoltarea tehnologiei laser în aval, unde laserele semiconductoare sunt de obicei utilizate pentru a excita (pompa) cristale dopate (lasere cu stare solidă pompată cu diode) sau fibre dopate (lasere cu fibre).

Deși laserele cu semiconductor oferă energie laser eficientă, mică și cu costuri reduse, acestea au, de asemenea, două limitări cheie: nu stochează energia și luminozitatea lor este limitată. Practic, multe aplicații necesită două lasere utile; Unul este utilizat pentru a converti energia electrică într -o emisie cu laser, iar cealaltă este utilizată pentru a spori luminozitatea acestei emisii.

Lasere cu stare solidă cu diode.
La sfârșitul anilor 1980, utilizarea laserelor semiconductoare pentru a pompa lasere în stare solidă a început să obțină un interes comercial semnificativ. Laserele cu stare solidă cu diode (DPSSL) reduc dramatic dimensiunea și complexitatea sistemelor de gestionare termică (în principal răcitoare ale ciclului) și module de câștig, care au folosit istoric lămpi ARC pentru a pompa cristale laser în stare solidă.

Lungimea de undă a laserului semiconductor este selectată pe baza suprapunerii caracteristicilor de absorbție spectrală cu mediul de câștig al laserului cu stare solidă, care poate reduce semnificativ sarcina termică în comparație cu spectrul de emisie de bandă largă a lămpii ARC. Având în vedere popularitatea laserelor dopate de neodim care emite lungimea de undă de 1064nm, laserul semiconductorului 808nm a devenit cel mai productiv produs în producția cu laser cu semiconductor de mai bine de 20 de ani.

Eficiența îmbunătățită de pompare a diodei a celei de-a doua generații a fost posibilă prin luminozitatea crescută a laserelor semiconductoare cu mai multe moduri și capacitatea de a stabiliza lățimile de linie de emisie îngustă folosind grătare în vrac Bragg (VBG) la mijlocul anilor 2000. Caracteristicile de absorbție spectrală slabă și îngustă de aproximativ 880 nm au stârnit un mare interes pentru diodele pompei de luminozitate de înaltă stabilitate spectral. Aceste lasere cu performanță mai mare fac posibilă pomparea neodimului direct la nivelul laserului superior de 4F3/2, reducând deficitele cuantice și, astfel, îmbunătățind extracția fundamentală a modului la o putere medie mai mare, care altfel ar fi limitată de lentile termice.

Până la începutul celui de-al doilea deceniu al acestui secol, am asistat la o creștere semnificativă a puterii în laserele cu un singur transversal 1064nm, precum și laserele lor de conversie a frecvenței care funcționează în lungimile de undă vizibile și ultraviolete. Având în vedere durata de viață lungă a energiei superioare a ND: YAG și ND: YVO4, aceste operațiuni cu comutatoare Q DPSSL oferă energie de puls ridicat și putere de vârf, ceea ce le face ideale pentru procesarea materialelor ablative și aplicații de micromachining de înaltă precizie.