Преглед на висока мощностполупроводников лазерразвитие част първа
Тъй като ефективността и мощността продължават да се подобряват, лазерните диоди (драйвер за лазерни диоди) ще продължи да заменя традиционните технологии, като по този начин ще промени начина, по който се правят нещата и ще позволи разработването на нови неща.Разбирането на значителните подобрения в полупроводниковите лазери с висока мощност също е ограничено.Преобразуването на електрони в лазери чрез полупроводници беше демонстрирано за първи път през 1962 г. и последва голямо разнообразие от допълнителни постижения, които доведоха до огромен напредък в преобразуването на електрони във високопроизводителни лазери.Тези постижения са подкрепили важни приложения от оптично съхранение до оптични мрежи до широк спектър от индустриални области.
Преглед на тези постижения и техния кумулативен напредък подчертава потенциала за още по-голямо и всеобхватно въздействие в много области на икономиката.Всъщност, с непрекъснатото усъвършенстване на полупроводниковите лазери с висока мощност, полето на неговото приложение ще ускори разширяването и ще има дълбоко въздействие върху икономическия растеж.
Фигура 1: Сравнение на яркостта и закона на Мур за високомощни полупроводникови лазери
Твърдотелни лазери с диодна помпа ивлакнести лазери
Напредъкът в полупроводниковите лазери с висока мощност също доведе до развитието на лазерна технология надолу по веригата, където полупроводниковите лазери обикновено се използват за възбуждане (изпомпване) на легирани кристали (диодно изпомпвани твърдотелни лазери) или легирани влакна (фиброви лазери).
Въпреки че полупроводниковите лазери осигуряват ефективна, малка и евтина лазерна енергия, те също имат две основни ограничения: те не съхраняват енергия и тяхната яркост е ограничена.По принцип много приложения изискват два полезни лазера;Единият се използва за преобразуване на електричеството в лазерно излъчване, а другият се използва за подобряване на яркостта на това излъчване.
Твърдотелни лазери с диодна помпа.
В края на 80-те години на миналия век използването на полупроводникови лазери за изпомпване на твърдотелни лазери започна да придобива значителен търговски интерес.Твърдотелните лазери с диодно изпомпване (DPSSL) драстично намаляват размера и сложността на системите за термично управление (предимно циклични охладители) и модулите за усилване, които исторически са използвали дъгови лампи за изпомпване на лазерни кристали в твърдо състояние.
Дължината на вълната на полупроводниковия лазер се избира въз основа на припокриването на спектралните абсорбционни характеристики с усилващата среда на твърдотелния лазер, което може значително да намали термичното натоварване в сравнение с широколентовия спектър на излъчване на дъговата лампа.Като се има предвид популярността на легираните с неодим лазери, излъчващи 1064nm дължина на вълната, 808nm полупроводников лазер се превърна в най-продуктивния продукт в производството на полупроводникови лазери за повече от 20 години.
Подобрената ефективност на диодното изпомпване на второто поколение стана възможна благодарение на повишената яркост на многорежимните полупроводникови лазери и способността за стабилизиране на тесни ширини на емисионни линии с помощта на обемни Bragg решетки (VBGS) в средата на 2000-те години.Слабите и тесни спектрални абсорбционни характеристики от около 880 nm предизвикаха голям интерес към спектрално стабилните високоярки изпомпващи диоди.Тези лазери с по-висока производителност правят възможно изпомпването на неодим директно на горното лазерно ниво на 4F3/2, намалявайки квантовите дефицити и по този начин подобрявайки извличането на фундаментален режим при по-висока средна мощност, която иначе би била ограничена от термични лещи.
До началото на второто десетилетие на този век станахме свидетели на значително увеличение на мощността на лазерите с единичен напречен режим 1064nm, както и техните лазери за преобразуване на честотата, работещи във видимата и ултравиолетовата дължина на вълната.Като се има предвид дългият живот на горната енергия на Nd: YAG и Nd: YVO4, тези DPSSL Q-switched операции осигуряват висока импулсна енергия и пикова мощност, което ги прави идеални за аблативна обработка на материали и високопрецизни приложения за микрообработка.
Време на публикуване: 6 ноември 2023 г