Přehled vysokého výkonupolovodičový laservývojová část první
Jak se účinnost a výkon neustále zlepšují, laserové diody (ovladač laserových diod) bude i nadále nahrazovat tradiční technologie, čímž změní způsob, jakým se věci vyrábějí, a umožní vývoj věcí nových. Pochopení významných zlepšení u vysoce výkonných polovodičových laserů je také omezené. Konverze elektronů na lasery prostřednictvím polovodičů byla poprvé prokázána v roce 1962 a následovala široká škála doplňkových pokroků, které vedly k obrovskému pokroku v konverzi elektronů na vysoce produktivní lasery. Tyto pokroky podpořily důležité aplikace od optických úložišť přes optické sítě až po širokou škálu průmyslových oblastí.
Přezkum těchto pokroků a jejich kumulativní pokrok zdůrazňuje potenciál pro ještě větší a všudypřítomnější dopad v mnoha oblastech hospodářství. Ve skutečnosti s neustálým zlepšováním vysoce výkonných polovodičových laserů urychlí oblast jejich použití expanzi a bude mít hluboký dopad na ekonomický růst.
Obrázek 1: Porovnání jasu a Moorova zákona vysokovýkonných polovodičových laserů
Diodově čerpané pevnolátkové lasery avláknové lasery
Pokroky ve vysoce výkonných polovodičových laserech vedly také k vývoji následné laserové technologie, kde se polovodičové lasery typicky používají k buzení (pumpování) dopovaných krystalů (diodově čerpané pevnolátkové lasery) nebo dopovaných vláken (vláknové lasery).
Přestože polovodičové lasery poskytují účinnou, malou a levnou laserovou energii, mají také dvě klíčová omezení: neukládají energii a jejich jas je omezený. V zásadě mnoho aplikací vyžaduje dva užitečné lasery; Jeden se používá k přeměně elektřiny na laserovou emisi a druhý se používá ke zvýšení jasu této emise.
Diodově čerpané pevnolátkové lasery.
Koncem 80. let začalo použití polovodičových laserů k pumpování pevnolátkových laserů získávat značný komerční zájem. Diodově čerpané polovodičové lasery (DPSSL) dramaticky snižují velikost a složitost systémů tepelného managementu (především cyklických chladičů) a ziskových modulů, které historicky používaly obloukové lampy k čerpání krystalů polovodičového laseru.
Vlnová délka polovodičového laseru se volí na základě překryvu spektrálních absorpčních charakteristik se ziskovým médiem pevnolátkového laseru, což může výrazně snížit tepelné zatížení ve srovnání se širokopásmovým emisním spektrem obloukové lampy. S ohledem na popularitu neodymem dopovaných laserů vyzařujících vlnovou délku 1064nm se 808nm polovodičový laser stal nejproduktivnějším produktem ve výrobě polovodičových laserů za více než 20 let.
Zlepšená účinnost čerpání diod druhé generace byla umožněna zvýšeným jasem vícemódových polovodičových laserů a schopností stabilizovat úzké šířky emisních čar pomocí hromadných Braggových mřížek (VBGS) v polovině 2000. Slabé a úzké spektrální absorpční charakteristiky kolem 880nm vzbudily velký zájem o spektrálně stabilní vysokojasné čerpací diody. Tyto výkonnější lasery umožňují pumpovat neodym přímo na horní laserové úrovni 4F3/2, čímž se snižují kvantové deficity a tím se zlepšuje extrakce základního režimu při vyšším průměrném výkonu, který by jinak byl omezen tepelnými čočkami.
Na počátku druhé dekády tohoto století jsme byli svědky výrazného nárůstu výkonu 1064nm laserů s jednoduchým příčným režimem, stejně jako jejich frekvenčně konverzních laserů pracujících ve viditelné a ultrafialové vlnové délce. Vzhledem k dlouhé horní energetické životnosti Nd:YAG a Nd:YVO4 poskytují tyto DPSSL Q-spínané operace vysokou pulzní energii a špičkový výkon, díky čemuž jsou ideální pro ablativní zpracování materiálů a vysoce přesné aplikace mikroobrábění.
Čas odeslání: List-06-2023