Pregled velike snagepoluprovodnički laserrazvoj prvi dio
Kako se efikasnost i snaga nastavljaju poboljšavati, laserske diode (drajver za laserske diode) će nastaviti zamjenjivati tradicionalne tehnologije, time mijenjajući način na koji se stvari prave i omogućavajući razvoj novih stvari. Razumijevanje značajnih poboljšanja u visokosnažnim poluprovodničkim laserima je također ograničeno. Konverzija elektrona u lasere putem poluprovodnika prvi put je demonstrirana 1962. godine, a uslijedio je širok spektar komplementarnih napredaka koji su doveli do ogromnog napretka u konverziji elektrona u visokoproduktivne lasere. Ovi napredci su podržali važne primjene, od optičkog skladištenja do optičkog umrežavanja i širokog spektra industrijskih oblasti.
Pregled ovih napredaka i njihovog kumulativnog napretka ističe potencijal za još veći i sveprisutniji uticaj u mnogim oblastima ekonomije. U stvari, sa kontinuiranim poboljšanjem visokosnažnih poluprovodničkih lasera, njihovo polje primjene će ubrzati širenje i imat će dubok uticaj na ekonomski rast.
Slika 1: Poređenje luminancije i Murovog zakona poluprovodničkih lasera velike snage
Diodno pumpani laseri u čvrstom stanju ivlaknasti laseri
Napredak u tehnologiji poluprovodničkih lasera velike snage doveo je i do razvoja downstream laserske tehnologije, gdje se poluprovodnički laseri obično koriste za pobuđivanje (pumpanje) dopiranih kristala (diodno pumpani laseri u čvrstom stanju) ili dopiranih vlakana (vlaknasti laseri).
Iako poluprovodnički laseri pružaju efikasnu, malu i jeftinu lasersku energiju, oni također imaju dva ključna ograničenja: ne skladište energiju i njihov sjaj je ograničen. U osnovi, mnoge primjene zahtijevaju dva korisna lasera; jedan se koristi za pretvaranje električne energije u lasersku emisiju, a drugi se koristi za povećanje sjaja te emisije.
Diodno pumpani laseri u čvrstom stanju.
Krajem 1980-ih, upotreba poluprovodničkih lasera za pumpanje lasera u čvrstom stanju počela je dobijati značajan komercijalni interes. Diodno pumpani laseri u čvrstom stanju (DPSSL) dramatično smanjuju veličinu i složenost sistema za upravljanje temperaturom (prvenstveno cikličkih hladnjaka) i modula pojačanja, koji su historijski koristili lučne lampe za pumpanje kristala lasera u čvrstom stanju.
Talasna dužina poluprovodničkog lasera se bira na osnovu preklapanja spektralnih apsorpcionih karakteristika sa pojačavajućim medijem čvrstog lasera, što može značajno smanjiti termičko opterećenje u poređenju sa širokopojasnim spektrom emisije lučne lampe. S obzirom na popularnost lasera dopiranih neodimijumom koji emituju talasnu dužinu od 1064 nm, poluprovodnički laser od 808 nm je postao najproduktivniji proizvod u proizvodnji poluprovodničkih lasera više od 20 godina.
Poboljšana efikasnost diodnog pumpanja druge generacije omogućena je povećanim sjajem višemodnih poluprovodničkih lasera i sposobnošću stabilizacije uskih širina emisionih linija korištenjem Braggovih rešetki (VBGS) sredinom 2000-ih. Slabe i uske spektralne apsorpcijske karakteristike od oko 880 nm izazvale su veliko zanimanje za spektralno stabilne diode za pumpanje visokog sjaja. Ovi laseri viših performansi omogućavaju direktno pumpanje neodimija na gornjem laserskom nivou od 4F3/2, smanjujući kvantne deficite i time poboljšavajući ekstrakciju osnovnog moda pri većoj prosječnoj snazi, što bi inače bilo ograničeno termalnim sočivima.
Početkom druge decenije ovog stoljeća, svjedočili smo značajnom porastu snage lasera s jednim transverzalnim modom od 1064 nm, kao i njihovih lasera za konverziju frekvencije koji rade u vidljivim i ultraljubičastim talasnim dužinama. 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.