Pregled velike snagepoluvodički laserrazvoj prvi dio
Kako se učinkovitost i snaga nastavljaju poboljšavati, laserske diode (upravljački program laserskih dioda) će nastaviti zamjenjivati tradicionalne tehnologije, čime će se promijeniti način na koji se stvari izrađuju i omogućiti razvoj novih stvari. Razumijevanje značajnih poboljšanja u visokosnažnim poluvodičkim laserima također je ograničeno. Pretvorba elektrona u lasere putem poluvodiča prvi put je demonstrirana 1962. godine, a uslijedio je širok raspon komplementarnih napredaka koji su potaknuli ogroman napredak u pretvorbi elektrona u visokoproduktivne lasere. Ovi napredci podržali su važne primjene od optičkog pohranjivanja do optičkog umrežavanja do širokog raspona industrijskih područja.
Pregled ovih napredaka i njihovog kumulativnog napretka ističe potencijal za još veći i sveprisutniji utjecaj u mnogim područjima gospodarstva. Zapravo, s kontinuiranim poboljšanjem visokosnažnih poluvodičkih lasera, njihovo područje primjene ubrzat će širenje i imat će dubok utjecaj na gospodarski rast.
Slika 1: Usporedba luminancije i Mooreovog zakona poluvodičkih lasera velike snage
Diodno pumpani laseri u čvrstom stanju ivlaknasti laseri
Napredak u visokosnažnim poluvodičkim laserima također je doveo do razvoja nizvodne laserske tehnologije, gdje se poluvodički laseri obično koriste za pobuđivanje (pumpanje) dopiranih kristala (diodno pumpani čvrstotni laseri) ili dopiranih vlakana (vlaknasti laseri).
Iako poluvodički laseri pružaju učinkovitu, malu i jeftinu lasersku energiju, oni također imaju dva ključna ograničenja: ne pohranjuju energiju i njihova svjetlina je ograničena. U osnovi, mnoge primjene zahtijevaju dva korisna lasera; jedan se koristi za pretvaranje električne energije u lasersku emisiju, a drugi se koristi za povećanje svjetline te emisije.
Diodno pumpani laseri u čvrstom stanju.
Krajem 1980-ih, upotreba poluvodičkih lasera za pumpanje lasera u čvrstom stanju počela je dobivati značajan komercijalni interes. Diodno pumpani laseri u čvrstom stanju (DPSSL) dramatično smanjuju veličinu i složenost sustava za upravljanje toplinom (prvenstveno cikličkih hladnjaka) i modula pojačanja, koji su povijesno koristili lučne lampe za pumpanje kristala lasera u čvrstom stanju.
Valna duljina poluvodičkog lasera odabire se na temelju preklapanja spektralnih apsorpcijskih karakteristika s pojačavajućim medijem lasera u čvrstom stanju, što može značajno smanjiti toplinsko opterećenje u usporedbi sa širokopojasnim emisijskim spektrom lučne lampe. S obzirom na popularnost lasera dopiranih neodimom koji emitiraju valnu duljinu od 1064 nm, poluvodički laser od 808 nm postao je najproduktivniji proizvod u proizvodnji poluvodičkih lasera više od 20 godina.
Poboljšana učinkovitost diodnog pumpanja druge generacije omogućena je povećanim sjajem višemodnih poluvodičkih lasera i mogućnošću stabilizacije uskih širina emisijskih linija korištenjem Braggovih rešetki (VBGS) sredinom 2000-ih. Slabe i uske spektralne apsorpcijske karakteristike od oko 880 nm pobudile su veliki interes za spektralno stabilne diode za pumpanje visokog sjaja. Ovi laseri viših performansi omogućuju pumpanje neodimija izravno na gornjoj laserskoj razini od 4F3/2, smanjujući kvantne deficite i time poboljšavajući ekstrakciju osnovnog moda pri većoj prosječnoj snazi, što bi inače bilo ograničeno termalnim lećama.
Početkom drugog desetljeća ovog stoljeća svjedočili smo značajnom porastu snage lasera s jednim transverzalnim modom od 1064 nm, kao i njihovih lasera za pretvorbu frekvencije koji rade u vidljivim i ultraljubičastim valnim duljinama. S obzirom na dugi vijek trajanja gornje energije Nd: YAG i Nd: YVO4, ove DPSSL Q-prekidačke operacije pružaju visoku energiju impulsa i vršnu snagu, što ih čini idealnim za ablativnu obradu materijala i visokoprecizne mikroobradne primjene.
Vrijeme objave: 06.11.2023.