Oversigt over høj effekthalvlederlaserudvikling del 1
Efterhånden som effektiviteten og strømmen fortsætter med at forbedre, laserdioder (Laserdioder driver) vil fortsætte med at erstatte traditionelle teknologier og derved ændre den måde, tingene fremstilles og muliggør udvikling af nye ting. Forståelsen af de betydelige forbedringer i lasere med høj effekt er også begrænset. Konvertering af elektroner til lasere via halvledere blev først demonstreret i 1962, og en lang række komplementære fremskridt har fulgt, der har drevet enorme fremskridt i omdannelsen af elektroner til lasere med høj produktivitet. Disse fremskridt har understøttet vigtige anvendelser fra optisk opbevaring til optisk netværk til en lang række industrielle felter.
En gennemgang af disse fremskridt og deres kumulative fremskridt fremhæver potentialet for endnu større og mere gennemgribende indflydelse på mange områder af økonomien. Faktisk med den kontinuerlige forbedring af lasere med høj effekt, vil dens applikationsfelt fremskynde udvidelsen og vil have en dybtgående indflydelse på den økonomiske vækst.
Figur 1: Sammenligning af luminans og Moores lov om lasere med høj effekt.
Diode-pumpede faststoflasere ogFiberlasere
Fremskridt inden for lasere med høj effekt har også ført til udviklingen af nedstrøms laserteknologi, hvor halvlederlasere typisk bruges til at begejstre (pumpe) dopede krystaller (diode-pumpede faststof-lasere) eller doterede fibre (fiberlasere).
Selvom halvlederlasere giver effektive, små laserenergi og lave omkostninger, har de også to nøglebegrænsninger: De opbevarer ikke energi, og deres lysstyrke er begrænset. Grundlæggende kræver mange applikationer to nyttige lasere; Den ene bruges til at konvertere elektricitet til en laseremission, og den anden bruges til at forbedre lysstyrken af denne emission.
Diode-pumpede faststoflasere.
I slutningen af 1980'erne begyndte brugen af halvlederlasere til at pumpe faststoflasere at få betydelig kommerciel interesse. Diode-pumpede faststof-lasere (DPSSL) reducerer dramatisk størrelse og kompleksitet af termiske styringssystemer (primært cykelkøler) og får moduler, som historisk har brugt ARC-lamper til at pumpe faststof-laserkrystaller.
Bølgelængden af halvlederlaseren vælges baseret på overlapningen af spektrale absorptionsegenskaber med forstærkningsmediet i faststoflaseren, hvilket kan reducere den termiske belastning markant sammenlignet med bredbåndsemissionsspektret af lysbuelampen. I betragtning af populariteten af neodym-dopede lasere, der udsender 1064nm bølgelængde, er 808nm halvlederlaser blevet det mest produktive produkt i halvlederlaserproduktion i mere end 20 år.
Den forbedrede diodepumpeeffektivitet af den anden generation blev muliggjort af den øgede lysstyrke af multi-mode halvlederlasere og evnen til at stabilisere smalle emissionslinjeværdier ved hjælp af bulk Bragg-riste (VBG'er) i midten af 2000'erne. De svage og smalle spektrale absorptionsegenskaber på omkring 880Nm har vakt stor interesse for spektralt stabile høje lysstyrkepumpe -dioder. Disse højere ydelseslasere gør det muligt at pumpe neodym direkte på det øverste lasertiveau på 4F3/2, hvilket reducerer kvanteunderskud og forbedrer derved grundlæggende tilstandsekstraktion ved højere gennemsnitlig effekt, hvilket ellers ville være begrænset af termiske linser.
I det tidlige andet årti af dette århundrede var vi vidne til en betydelig effektforøgelse i enkelt-transvers tilstand 1064nm lasere samt deres frekvensomdannelseslasere, der opererer i de synlige og ultraviolette bølgelængder. I betragtning af den lange øvre energilevetid for ND: YAG og ND: YVO4, giver disse DPSSL Q-switched-operationer høj pulsenergi og spidsstyrke, hvilket gør dem ideelle til ablativ materialebehandling og mikromachinering af høj præcision.
Posttid: Nov-06-2023