Oversigt over høj effekthalvlederlaserudvikling del et
Efterhånden som effektivitet og effekt fortsætter med at forbedres, laserdioder (laserdiodedriver) vil fortsætte med at erstatte traditionelle teknologier og dermed ændre den måde, ting fremstilles på, og muliggøre udviklingen af nye ting. Forståelsen af de betydelige forbedringer inden for højtydende halvlederlasere er også begrænset. Omdannelsen af elektroner til lasere via halvledere blev først demonstreret i 1962, og en bred vifte af komplementære fremskridt er fulgt, som har drevet enorme fremskridt i omdannelsen af elektroner til højproduktive lasere. Disse fremskridt har understøttet vigtige anvendelser fra optisk lagring til optisk netværk inden for en bred vifte af industrielle områder.
En gennemgang af disse fremskridt og deres kumulative fremskridt fremhæver potentialet for en endnu større og mere omfattende indflydelse på mange områder af økonomien. Faktisk vil den løbende forbedring af højtydende halvlederlasere accelerere ekspansionen og have en dybtgående indflydelse på den økonomiske vækst.
Figur 1: Sammenligning af luminans og Moores lov for højtydende halvlederlasere
Diodepumpede faststoflasere ogfiberlasere
Fremskridt inden for højtydende halvlederlasere har også ført til udviklingen af downstream-laserteknologi, hvor halvlederlasere typisk bruges til at excitere (pumpe) doterede krystaller (diodepumpede faststoflasere) eller doterede fibre (fiberlasere).
Selvom halvlederlasere leverer effektiv, lille og billig laserenergi, har de også to vigtige begrænsninger: de lagrer ikke energi, og deres lysstyrke er begrænset. Grundlæggende kræver mange anvendelser to nyttige lasere; den ene bruges til at omdanne elektricitet til laserstråler, og den anden bruges til at forbedre lysstyrken af denne stråle.
Diodepumpede faststoflasere.
I slutningen af 1980'erne begyndte brugen af halvlederlasere til at pumpe faststoflasere at vinde betydelig kommerciel interesse. Diodepumpede faststoflasere (DPSSL) reducerer dramatisk størrelsen og kompleksiteten af termiske styringssystemer (primært cykliske kølere) og forstærkningsmoduler, som historisk set har brugt buelamper til at pumpe faststoflaserkrystaller.
Halvlederlaserens bølgelængde vælges ud fra overlapningen af spektrale absorptionsegenskaber med faststoflaserens forstærkningsmedium, hvilket kan reducere den termiske belastning betydeligt sammenlignet med buelampens bredbåndsemissionsspektrum. I betragtning af populariteten af neodym-dopede lasere, der udsender en bølgelængde på 1064 nm, er 808 nm halvlederlaseren blevet det mest produktive produkt inden for halvlederlaserproduktion i mere end 20 år.
Den forbedrede diodepumpeeffektivitet i anden generation blev muliggjort af den øgede lysstyrke af multi-mode halvlederlasere og evnen til at stabilisere smalle emissionslinjebredder ved hjælp af bulk Bragg-gitre (VBGS) i midten af 2000'erne. De svage og smalle spektrale absorptionsegenskaber på omkring 880 nm har vakt stor interesse for spektralt stabile pumpedioder med høj lysstyrke. Disse lasere med højere ydeevne gør det muligt at pumpe neodym direkte på det øvre laserniveau på 4F3/2, hvilket reducerer kvanteunderskud og derved forbedrer grundtilstandsekstraktionen ved højere gennemsnitseffekt, hvilket ellers ville være begrænset af termiske linser.
I begyndelsen af det andet årti af dette århundrede oplevede vi en betydelig effektforøgelse i single-transversal mode 1064nm lasere, såvel som deres frekvensomdannelseslasere, der opererer i de synlige og ultraviolette bølgelængder. I betragtning af den lange øvre energilevetid for Nd:YAG og Nd:YVO4, leverer disse DPSSL Q-switchede operationer høj pulsenergi og peak-effekt, hvilket gør dem ideelle til ablativ materialebehandling og højpræcisionsmikrobearbejdningsapplikationer.
Opslagstidspunkt: 6. november 2023