Oversigt over høj effekthalvleder laserudvikling del et
Efterhånden som effektiviteten og kraften fortsætter med at forbedres, vil laserdioder(driver til laserdioder) vil fortsætte med at erstatte traditionelle teknologier og derved ændre måden, tingene laves på, og muliggøre udviklingen af nye ting. Forståelsen af de væsentlige forbedringer i højeffekt halvlederlasere er også begrænset. Konverteringen af elektroner til lasere via halvledere blev først demonstreret i 1962, og en lang række komplementære fremskridt er fulgt, som har drevet enorme fremskridt inden for omdannelsen af elektroner til højproduktive lasere. Disse fremskridt har understøttet vigtige applikationer fra optisk lagring til optisk netværk til en bred vifte af industrielle områder.
En gennemgang af disse fremskridt og deres kumulative fremskridt fremhæver potentialet for endnu større og mere gennemgribende indvirkning på mange områder af økonomien. Faktisk, med den kontinuerlige forbedring af høj-effekt halvlederlasere, vil dets anvendelsesområde accelerere ekspansionen og vil have en dyb indvirkning på økonomisk vækst.
Figur 1: Sammenligning af luminans og Moores lov for højeffekthalvlederlasere
Diodepumpede solid-state lasere ogfiberlasere
Fremskridt inden for højeffekt halvlederlasere har også ført til udviklingen af downstream laserteknologi, hvor halvlederlasere typisk bruges til at excitere (pumpe) doterede krystaller (diodepumpede solid-state lasere) eller doterede fibre (fiberlasere).
Selvom halvlederlasere giver effektiv, lille og billig laserenergi, har de også to vigtige begrænsninger: de lagrer ikke energi, og deres lysstyrke er begrænset. Grundlæggende kræver mange applikationer to nyttige lasere; Den ene bruges til at omdanne elektricitet til en laseremission, og den anden bruges til at forbedre lysstyrken af denne emission.
Diodepumpede solid-state lasere.
I slutningen af 1980'erne begyndte brugen af halvlederlasere til at pumpe solid-state lasere at få betydelig kommerciel interesse. Diodepumpede solid-state lasere (DPSSL) reducerer dramatisk størrelsen og kompleksiteten af termiske styringssystemer (primært cykluskølere) og forstærkningsmoduler, som historisk har brugt buelamper til at pumpe solid-state laserkrystaller.
Bølgelængden af halvlederlaseren vælges baseret på overlapningen af spektrale absorptionsegenskaber med forstærkningsmediet af solid-state laseren, hvilket signifikant kan reducere den termiske belastning sammenlignet med bredbåndsemissionsspektret for buelampen. I betragtning af populariteten af neodym-doterede lasere, der udsender 1064nm bølgelængde, er 808nm halvlederlaseren blevet det mest produktive produkt inden for halvlederlaserproduktion i mere end 20 år.
Anden generations forbedrede diodepumpeeffektivitet blev muliggjort af den øgede lysstyrke af multi-mode halvlederlasere og evnen til at stabilisere smalle emissionslinjebredder ved hjælp af bulk Bragg-gitter (VBGS) i midten af 2000'erne. De svage og smalle spektrale absorptionsegenskaber på omkring 880nm har vakt stor interesse for spektralt stabile pumpedioder med høj lysstyrke. Disse lasere med højere ydeevne gør det muligt at pumpe neodym direkte ved det øvre laserniveau på 4F3/2, hvilket reducerer kvanteunderskud og forbedrer derved fundamental mode-ekstraktion ved højere gennemsnitseffekt, som ellers ville være begrænset af termiske linser.
I det tidlige andet årti af dette århundrede var vi vidne til en betydelig effektforøgelse i single-transversal mode 1064nm lasere, såvel som deres frekvenskonverteringslasere, der opererede i de synlige og ultraviolette bølgelængder. I betragtning af den lange øvre energilevetid for Nd: YAG og Nd: YVO4 giver disse DPSSL Q-switchede operationer høj pulsenergi og spidseffekt, hvilket gør dem ideelle til ablativ materialebehandling og højpræcisions mikrobearbejdningsapplikationer.
Indlægstid: 06-november 2023