Prezentare generală a puterii marilaser semiconductorpartea întâi a dezvoltării
Pe măsură ce eficiența și puterea continuă să se îmbunătățească, diodele laser (driver de diode laser) va continua să înlocuiască tehnologiile tradiționale, schimbând astfel modul în care sunt fabricate 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 intermediul semiconductorilor a fost demonstrată pentru prima dată în 1962, iar o gamă largă de progrese complementare au urmat, ceea ce a condus la progrese uriașe în conversia electronilor în lasere de înaltă productivitate. Aceste progrese au susținut aplicații importante, de la stocarea optică la rețelele optice și o gamă largă de domenii industriale.
O analiză a acestor progrese și a progresului lor cumulativ evidențiază potențialul unui 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 lor de aplicare va accelera expansiunea și va avea un impact profund asupra creșterii economice.
Figura 1: Comparație între luminanță și legea lui Moore a laserelor semiconductoare de mare putere
Lasere în stare solidă pompate cu diode șilasere cu fibră
Progresele înregistrate în domeniul laserelor semiconductoare de mare putere au condus, de asemenea, la dezvoltarea tehnologiei laser din aval, unde laserele semiconductoare sunt de obicei utilizate pentru a excita (pompa) cristale dopate (lasere în stare solidă pompate cu diode) sau fibre dopate (lasere cu fibră).
Deși laserele semiconductoare oferă energie laser eficientă, de dimensiuni reduse și cu costuri reduse, acestea au și două limitări cheie: nu stochează energie, iar luminozitatea lor este limitată. Practic, multe aplicații necesită două lasere utile; unul este utilizat pentru a converti electricitatea într-o emisie laser, iar celălalt este utilizat pentru a spori luminozitatea acelei emisii.
Lasere în stare solidă pompate cu diode.
La sfârșitul anilor 1980, utilizarea laserelor semiconductoare pentru pomparea laserelor în stare solidă a început să câștige un interes comercial semnificativ. Laserele în stare solidă pompate cu diode (DPSSL) reduc dramatic dimensiunea și complexitatea sistemelor de management termic (în principal a răcitoarelor de ciclu) și a modulelor de amplificare, care în mod tradițional au folosit lămpi cu arc pentru pomparea cristalelor laser în stare solidă.
Lungimea de undă a laserului semiconductor este selectată pe baza suprapunerii caracteristicilor de absorbție spectrală cu mediul de amplificare al laserului în stare solidă, ceea ce poate reduce semnificativ sarcina termică în comparație cu spectrul de emisie cu bandă largă al lămpii cu arc. Având în vedere popularitatea laserelor dopate cu neodim care emit lungimea de undă de 1064 nm, laserul semiconductor de 808 nm a devenit cel mai productiv produs în producția de lasere semiconductoare de mai bine de 20 de ani.
Eficiența îmbunătățită de pompare a diodelor din a doua generație a fost posibilă datorită luminozității crescute a laserelor semiconductoare multimod și capacității de a stabiliza lățimi de linie înguste de emisie folosind rețele Bragg în vrac (VBGS) la mijlocul anilor 2000. Caracteristicile de absorbție spectrală slabă și îngustă, de aproximativ 880 nm, au stârnit un mare interes pentru diodele de pompare cu luminozitate ridicată, stabile din punct de vedere spectral. Aceste lasere de performanță superioară fac posibilă pomparea neodimului direct la nivelul superior al laserului de 4F3/2, reducând deficitele cuantice și îmbunătățind astfel extracția modului fundamental la o putere medie mai mare, care altfel ar fi limitată de lentilele termice.
Până la începutul celui de-al doilea deceniu al acestui secol, am asistat la o creștere semnificativă a puterii laserelor de 1064 nm cu mod transversal unic, precum și la laserele lor cu conversie de frecvență care funcționează în lungimi de undă vizibile și ultraviolete. Având în vedere durata de viață lungă a energiei superioare a Nd: YAG și Nd: YVO4, aceste operațiuni DPSSL cu comutare Q oferă o energie a impulsurilor și o putere de vârf ridicate, ceea ce le face ideale pentru procesarea ablativă a materialelor și aplicații de microprelucrare de înaltă precizie.
Data publicării: 06 noiembrie 2023