Огляд великої потужностінапівпровідниковий лазеррозробка частина перша
У міру підвищення ефективності та потужності лазерні діоди (драйвер лазерних діодів) продовжуватиме замінювати традиційні технології, тим самим змінюючи спосіб виготовлення речей і дозволяючи розробляти нові речі.Розуміння значних удосконалень потужних напівпровідникових лазерів також обмежене.Перетворення електронів у лазери за допомогою напівпровідників було вперше продемонстровано в 1962 році, після чого було здійснено широкий спектр додаткових досягнень, які привели до величезних успіхів у перетворенні електронів у високопродуктивні лазери.Ці досягнення підтримали важливі додатки від оптичних накопичувачів до оптичних мереж до широкого спектру галузей промисловості.
Огляд цих досягнень та їхнього сукупного прогресу підкреслює потенціал для ще більшого та всепоглинаючого впливу в багатьох сферах економіки.Насправді, завдяки постійному вдосконаленню потужних напівпровідникових лазерів, сфера їх застосування прискорить розширення та матиме глибокий вплив на економічне зростання.
Рисунок 1: Порівняння яскравості та закону Мура потужних напівпровідникових лазерів
Твердотільні лазери з діодним накачуванням іволоконних лазерів
Удосконалення потужних напівпровідникових лазерів також призвело до розвитку подальшої лазерної технології, де напівпровідникові лазери зазвичай використовуються для збудження (накачування) легованих кристалів (твердотільні лазери з діодним накачуванням) або легованих волокон (волоконних лазерів).
Хоча напівпровідникові лазери забезпечують ефективну, малу та недорогу лазерну енергію, вони також мають два ключові обмеження: вони не накопичують енергію та їх яскравість обмежена.В основному для багатьох застосувань потрібні два корисні лазери;Один використовується для перетворення електроенергії в лазерне випромінювання, а інший використовується для посилення яскравості цього випромінювання.
Твердотільні лазери з діодним накачуванням.
Наприкінці 1980-х років використання напівпровідникових лазерів для накачування твердотільних лазерів почало отримувати значний комерційний інтерес.Твердотільні лазери з діодним накачуванням (DPSSL) значно зменшують розміри та складність систем управління температурою (головним чином циклічних охолоджувачів) і модулів підсилення, які історично використовували дугові лампи для накачування твердотільних лазерних кристалів.
Довжина хвилі напівпровідникового лазера вибирається з урахуванням перекриття спектральних характеристик поглинання з підсилювальним середовищем твердотільного лазера, що дозволяє значно знизити теплове навантаження порівняно з широкосмуговим спектром випромінювання дугової лампи.Враховуючи популярність легованих неодимом лазерів, що випромінюють довжину хвилі 1064 нм, напівпровідниковий лазер 808 нм став найпродуктивнішим продуктом у виробництві напівпровідникових лазерів за більш ніж 20 років.
Покращена ефективність діодної накачки другого покоління стала можливою завдяки збільшенню яскравості багатомодових напівпровідникових лазерів і здатності стабілізувати вузьку ширину ліній випромінювання за допомогою об’ємних бреггівських решіток (VBGS) у середині 2000-х років.Слабкі та вузькі спектральні характеристики поглинання близько 880 нм викликали великий інтерес до спектрально стабільних високояскравих діодів накачки.Ці високопродуктивні лазери дозволяють накачувати неодим безпосередньо на верхньому лазерному рівні 4F3/2, зменшуючи квантовий дефіцит і, таким чином, покращуючи виділення основної моди при вищій середній потужності, яка інакше була б обмежена тепловими лінзами.
На початку другого десятиліття цього століття ми спостерігали значне збільшення потужності одномодових лазерів з довжиною хвилі 1064 нм, а також їх лазерів з перетворенням частоти, що працюють у видимому та ультрафіолетовому діапазонах.Враховуючи тривалий термін служби Nd: YAG і Nd: YVO4, ці операції з модуляцією добротності DPSSL забезпечують високу імпульсну енергію та пікову потужність, що робить їх ідеальними для абляційної обробки матеріалів і високоточної мікрообробки.
Час публікації: 06 листопада 2023 р