Přehled vysoké energiepolovodičový laserPrvní vývoj
Jak se efektivita a energie stále zlepšují, laserové diody (ovladač laserových diodů) bude i nadále nahrazovat tradiční technologie, čímž se změní způsob, jakým se věci vyrábějí, a umožní rozvoj nových věcí. Pochopení významných zlepšení ve vysoce výkonných polovodičových laserech je také omezeno. Přeměna elektronů na lasery prostřednictvím polovodičů byla poprvé prokázána v roce 1962 a následovala celá řada doplňkových pokroků, které vedly k obrovskému pokroku při přeměně elektronů na lasery s vysokou produktivitou. Tyto pokroky podporovaly důležité aplikace od optického úložiště po optické sítě až po širokou škálu průmyslových polí.
Přezkum těchto pokroků a jejich kumulativního pokroku zdůrazňuje potenciál ještě většího a všudypřítomnějšího dopadu v mnoha oblastech ekonomiky. Ve skutečnosti, s neustálým zlepšováním vysoce výkonných polovodičových laserů, její aplikační pole zrychlí expanzi a bude mít hluboký dopad na hospodářský růst.
Obrázek 1: Porovnání jasu a Mooreova zákona o polovodičových laserech s vysokou mocí
Lasery s pevným státem s diody avláknité lasery
Pokroky ve vysoce výkonných polovodičových laserech také vedly k vývoji downstream laserové technologie, kde se polovodičové lasery obvykle používají k excitaci (pumpující) dotovaných krystalů (diodově pumpované pevné lasery) nebo dopeovaných vlákna (vláknitá lasery).
Ačkoli polovodičové lasery poskytují efektivní, 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.
Lasery s pevným stavem diody.
Na konci 80. let začalo používání polovodičových laserů k čerpání laserů pevného stavu získávat významný komerční zájem. Dioda pumpované lasery pevného stavu (DPSSL) dramaticky snižují velikost a složitost systémů tepelného řízení (primárně chladiče cyklu) a získávají moduly, které historicky používaly lampy oblouku k čerpání laserových krystalů v pevném stavu.
Vlnová délka polovodičového laseru je vybrána na základě překrývání spektrálních absorpčních charakteristik se ziskem laseru pevného stavu, který může významně snížit tepelné zatížení ve srovnání s širokopásmovým emisním spektrem ARC lampy. Vzhledem k popularitě laserů dopovaných neodymium emitujících 1064nm vlnovou délku se 808nm polovodičový laser stal nejproduktivnějším produktem v polovodičové produkci laserových po dobu více než 20 let.
Vylepšená účinnost čerpání diody druhé generace byla umožněna zvýšeným jasem polovodičových laserů s více režimy a schopností stabilizovat úzké emisní šířky s použitím objemových braggových mřížek (VBG) v polovině roku 2000. Slabé a úzké spektrální absorpční charakteristiky přibližně 880nm vzbudily velký zájem o spektrálně stabilní diody s vysokým jasem. Tyto lasery s vyšší výkonností umožňují čerpání neodymia přímo na horní laserovou hladinu 4F3/2, čímž se snižují kvantové deficity, a tím zlepšují extrakci základního režimu při vyšší průměrné výkonu, což by jinak bylo omezeno tepelnými čočkami.
Počátkem druhé dekády tohoto století jsme byli svědky významného zvýšení výkonu v jednotransverzních režimech 1064nm laserů a také jejich frekvenční konverzní lasery pracující ve viditelných a ultrafialových vlnových délkách. Vzhledem k dlouhé životnosti horní energie ND: YAG a ND: YVO4 poskytují tyto operace s přepínáním DPSSL Q s vysokou pulzní energií a maximální energii, což z nich činí ideální pro zpracování ablativního materiálu a vysoce přesné aplikace mikromachiningu.
Čas příspěvku: Nov-06-2023