Přehled vysokého výkonupolovodičový laservývojová část první
S rostoucí účinností a výkonem se laserové diody (ovladač laserových diod) bude i nadále nahrazovat tradiční technologie, čímž změní způsob výroby věcí a umožní vývoj nových věcí. Pochopení významných vylepšení vysoce výkonných polovodičových laserů je také omezené. Přeměna elektronů na lasery pomocí polovodičů byla poprvé demonstrována v roce 1962 a následovala široká škála doplňkových pokroků, které vedly k obrovskému pokroku v přeměně elektronů na vysoce produktivní lasery. Tyto pokroky podpořily důležité aplikace od optického ukládání dat přes optické sítě až po širokou škálu průmyslových oblastí.
Přehled těchto pokroků a jejich kumulativního vývoje zdůrazňuje potenciál pro ještě větší a všudypřítomnější dopad v mnoha oblastech ekonomiky. Ve skutečnosti, s neustálým zdokonalováním vysoce výkonných polovodičových laserů, jejich aplikační oblast urychlí expanzi a bude mít hluboký dopad na hospodářský růst.
Obrázek 1: Porovnání jasu a Moorova zákona vysoce výkonných polovodičových laserů
Diodově buzené lasery v pevné fázi avláknové lasery
Pokroky ve vysoce výkonných polovodičových laserech vedly také k vývoji následné laserové technologie, kde se polovodičové lasery obvykle používají k buzení (buzení) dopovaných krystalů (diodově buzené pevnolátkové lasery) nebo dopovaných vláken (vláknové lasery).
Přestože polovodičové lasery poskytují efektivní, malou a levnou laserovou energii, mají také dvě klíčová omezení: neukládají energii a jejich jas je omezený. V podstatě mnoho aplikací vyžaduje dva užitečné lasery; jeden se používá k přeměně elektřiny na laserové záření a druhý se používá ke zvýšení jasu tohoto záření.
Diodově buzené lasery v pevné fázi.
Koncem 80. let 20. století se začalo těšit značnému komerčnímu zájmu využití polovodičových laserů k buzení pevnolátkových laserů. Diodově buzené pevnolátkové lasery (DPSSL) dramaticky snižují velikost a složitost systémů tepelného řízení (především cyklických chladičů) a zesilovacích modulů, které historicky k buzení krystalů pevnolátkových laserů používaly obloukové lampy.
Vlnová délka polovodičového laseru se volí na základě překrytí spektrálních absorpčních charakteristik se zesilovacím médiem pevnolátkového laseru, což může výrazně snížit tepelné zatížení ve srovnání se širokopásmovým emisním spektrem obloukové lampy. Vzhledem k popularitě neodymem dopovaných laserů emitujících vlnovou délku 1064 nm se polovodičový laser s vlnovou délkou 808 nm stal nejproduktivnějším produktem ve výrobě polovodičových laserů již více než 20 let.
Zlepšená účinnost diodového čerpání druhé generace byla umožněna zvýšeným jasem vícemódových polovodičových laserů a schopností stabilizovat úzké šířky emisních čar pomocí objemových Braggových mřížek (VBGS) v polovině prvního desetiletí 21. století. Slabé a úzké spektrální absorpční charakteristiky kolem 880 nm vzbudily velký zájem o spektrálně stabilní vysoce jasné budicí diody. Tyto lasery s vyšším výkonem umožňují čerpat neodym přímo na horní laserové úrovni 4F3/2, čímž se snižují kvantové deficity a tím se zlepšuje extrakce základního módu při vyšším průměrném výkonu, která by jinak byla omezena tepelnými čočkami.
Na začátku druhé dekády tohoto století jsme byli svědky významného nárůstu výkonu laserů s jedním transverzálním módem o vlnové délce 1064 nm, stejně jako jejich frekvenčně konverzních laserů pracujících ve viditelném a ultrafialovém záření. Vzhledem k dlouhé horní energetické životnosti Nd:YAG a Nd:YVO4 poskytují tyto DPSSL Q-spínané operace vysokou pulzní energii a špičkový výkon, což je činí ideálními pro ablativní zpracování materiálů a vysoce přesné mikroobráběcí aplikace.
Čas zveřejnění: 6. listopadu 2023