Yleiskuva suuresta tehostapuolijohdelaserkehitys osa yksi
Kun tehokkuus ja teho paranevat jatkuvasti, laserdiodit (laserdiodi ohjain) korvaa edelleen perinteisiä teknologioita, mikä muuttaa asioiden valmistustapoja ja mahdollistaa uusien asioiden kehittämisen. Myös suuritehoisten puolijohdelasereiden merkittävien parannusten ymmärtäminen on rajallista. Elektronien muuntaminen lasereiksi puolijohteiden avulla esiteltiin ensimmäisen kerran vuonna 1962, ja sitä on seurannut laaja valikoima toisiaan täydentäviä edistysaskeleita, jotka ovat johtaneet valtavaan edistykseen elektronien muuntamisessa korkean tuottavuuden lasereiksi. Nämä edistysaskeleet ovat tukeneet tärkeitä sovelluksia optisesta tallennustilasta optiseen verkkoon useilla teollisuuden aloilla.
Tarkasteltaessa näitä edistysaskeleita ja niiden kumulatiivista edistystä korostetaan potentiaalia vieläkin suurempiin ja laajempiin vaikutuksiin monilla talouden aloilla. Itse asiassa suuritehoisten puolijohdelasereiden jatkuvan parantamisen myötä sen sovellusalue nopeuttaa laajentumista ja sillä on syvällinen vaikutus talouskasvuun.
Kuva 1: Suuritehoisten puolijohdelasereiden luminanssin ja Mooren lain vertailu
Diodipumpatut solid-state laserit jakuitulaserit
Suuritehoisten puolijohdelasereiden kehitys on johtanut myös alavirran laserteknologian kehitykseen, jossa puolijohdelasereita käytetään tyypillisesti virittämään (pumppaamaan) seostettuja kiteitä (diodipumpatut solid-state laserit) tai seostettuja kuituja (kuitulaserit).
Vaikka puolijohdelaserit tarjoavat tehokasta, pientä ja edullista laserenergiaa, niillä on myös kaksi keskeistä rajoitusta: ne eivät varastoi energiaa ja niiden kirkkaus on rajoitettu. Periaatteessa monet sovellukset vaativat kaksi hyödyllistä laseria; Toista käytetään sähkön muuntamiseen lasersäteilyksi, ja toista käytetään tämän säteilyn kirkkauden lisäämiseen.
Diodipumpatut solid-state laserit.
1980-luvun lopulla puolijohdelaserien käyttö puolijohdelaserien pumppaamiseen alkoi saada merkittävää kaupallista kiinnostusta. Diodipumpatut solid-state laserit (DPSSL) vähentävät dramaattisesti lämmönhallintajärjestelmien (ensisijaisesti kiertojäähdyttimien) ja vahvistusmoduulien kokoa ja monimutkaisuutta, joissa on historiallisesti käytetty kaarilamppuja puolijohdelaserkiteiden pumppaamiseen.
Puolijohdelaserin aallonpituus valitaan perustuen spektraalisten absorptioominaisuuksien päällekkäisyyteen solid-state laserin vahvistusväliaineen kanssa, mikä voi merkittävästi vähentää lämpökuormitusta verrattuna kaarilampun laajakaistaiseen emissiospektriin. Ottaen huomioon 1064 nm aallonpituutta lähettävien neodyymiseostettujen lasereiden suosion, 808 nm puolijohdelaserista on tullut puolijohdelasertuotannon tuottavin tuote yli 20 vuoden ajan.
Toisen sukupolven parannettu diodipumppaustehokkuus mahdollisti monimuotopuolijohdelasereiden kirkkauden lisääntyminen ja kyky stabiloida kapeita emissioviivaleveyksiä käyttämällä bulk Bragg -hilaa (VBGS) 2000-luvun puolivälissä. Noin 880 nm:n heikot ja kapeat spektriabsorptio-ominaisuudet ovat herättäneet suurta kiinnostusta spektraalisesti stabiileihin korkean kirkkauden pumppudiodeihin. Nämä tehokkaammat laserit mahdollistavat neodyymin pumppaamisen suoraan ylemmällä lasertasolla 4F3/2, mikä vähentää kvanttivajetta ja parantaa siten perusmoodin erotusta suuremmalla keskiteholla, jota muuten rajoittaisivat lämpölinssit.
Tämän vuosisadan toisen vuosikymmenen alkuun mennessä olimme todistamassa merkittävää tehon kasvua yksitransversaalimoodissa 1064 nm lasereissa sekä niiden taajuusmuunnoslasereissa, jotka toimivat näkyvällä ja ultraviolettiaallonpituudella. Kun otetaan huomioon Nd: YAG:n ja Nd: YVO4:n pitkä ylemmän energian käyttöikä, nämä DPSSL Q-kytketyt toiminnot tarjoavat korkean pulssienergian ja huipputehon, mikä tekee niistä ihanteellisia ablatiiviseen materiaalinkäsittelyyn ja erittäin tarkkoihin mikrotyöstösovelluksiin.
Postitusaika: 06.11.2023