Didelės galios apžvalgapuslaidininkinis lazerisvystymasis, pirmoji dalis
Kadangi efektyvumas ir galia toliau gerėja, lazeriniai diodai (lazerinių diodų tvarkyklė) ir toliau pakeis tradicines technologijas, taip keisdamos gamybos būdus ir sudarydamos sąlygas kurti naujus dalykus. Supratimas apie reikšmingus didelės galios puslaidininkinių lazerių patobulinimus taip pat yra ribotas. Elektronų pavertimas lazeriais naudojant puslaidininkius pirmą kartą buvo pademonstruotas 1962 m., o po to sekė daugybė papildomų pasiekimų, kurie lėmė didžiulę elektronų pavertimo didelio našumo lazeriais pažangą. Šie pasiekimai padėjo sukurti svarbias taikymo sritis – nuo optinio saugojimo iki optinių tinklų ir įvairių pramonės sričių.
Šių pasiekimų ir jų bendros pažangos apžvalga pabrėžia dar didesnio ir platesnio poveikio potencialą daugelyje ekonomikos sričių. Iš tiesų, nuolat tobulėjant didelės galios puslaidininkiniams lazeriams, jų taikymo sritis paspartins plėtrą ir turės didelį poveikį ekonomikos augimui.
1 pav.: Didelės galios puslaidininkinių lazerių šviesumo ir Moore'o dėsnio palyginimas
Diodų kaupinami kietojo kūno lazeriai irskaiduliniai lazeriai
Didelės galios puslaidininkinių lazerių pažanga taip pat paskatino tolesnių lazerių technologijų plėtrą, kur puslaidininkiniai lazeriai paprastai naudojami legiruotiems kristalams (diodų kaupinami kietojo kūno lazeriai) arba legiruotiems pluoštams (pluošto lazeriai) sužadinti (kaupinti).
Nors puslaidininkiniai lazeriai teikia efektyvią, mažą ir nebrangią lazerio energiją, jie taip pat turi du pagrindinius apribojimus: jie nekaupia energijos ir jų ryškumas yra ribotas. Iš esmės daugeliui pritaikymų reikia dviejų naudingų lazerių; vienas naudojamas elektros energijai paversti lazerio spinduliuote, o kitas naudojamas tos spinduliuotės ryškumui padidinti.
Diodų kaupinami kietojo kūno lazeriai.
Devintojo dešimtmečio pabaigoje puslaidininkinių lazerių naudojimas kietojo kūno lazeriams kaupinti pradėjo sulaukti didelio komercinio susidomėjimo. Diodų kaupinami kietojo kūno lazeriai (DPSSL) smarkiai sumažina šilumos valdymo sistemų (daugiausia ciklinių aušintuvų) ir stiprinimo modulių, kurie istoriškai kietojo kūno lazerių kristalams kaupinti naudodavo lanko lempas, dydį ir sudėtingumą.
Puslaidininkinio lazerio bangos ilgis parenkamas atsižvelgiant į spektrinių sugerties charakteristikų persidengimą su kietojo kūno lazerio stiprinimo terpe, o tai gali žymiai sumažinti šiluminę apkrovą, palyginti su plačiajuosčiu lanko lempos emisijos spektru. Atsižvelgiant į neodimiu legiruotų lazerių, spinduliuojančių 1064 nm bangos ilgį, populiarumą, 808 nm puslaidininkinis lazeris per daugiau nei 20 metų tapo produktyviausiu puslaidininkinių lazerių gamybos produktu.
Pagerintas antrosios kartos diodų kaupinimo efektyvumas buvo įmanomas dėl padidėjusio daugiamodžių puslaidininkinių lazerių ryškumo ir galimybės stabilizuoti siaurus emisijos linijų pločius naudojant tūrines Brego gardeles (VBGS) 2000-ųjų viduryje. Silpnos ir siauros maždaug 880 nm spektrinės sugerties charakteristikos sukėlė didelį susidomėjimą spektriniu požiūriu stabiliais didelio ryškumo kaupinimo diodais. Šie didesnio našumo lazeriai leidžia tiesiogiai kaupinti neodimį viršutiniame lazerio lygmenyje – 4F3/2, sumažinant kvantinį deficitą ir taip pagerinant pagrindinių modų išskyrimą esant didesnei vidutinei galiai, kurią kitaip apribotų terminiai lęšiai.
Šio amžiaus antrojo dešimtmečio pradžioje matėme reikšmingą vienos skersinės modos 1064 nm lazerių, taip pat jų dažnio konversijos lazerių, veikiančių matomoje ir ultravioletinėje spektro dalyje, galios padidėjimą. Atsižvelgiant į ilgą Nd:YAG ir Nd:YVO4 viršutinę energijos gyvavimo trukmę, šie DPSSL Q jungiklio lazeriai užtikrina didelę impulsų energiją ir maksimalią galią, todėl jie idealiai tinka abliaciniam medžiagų apdirbimui ir didelio tikslumo mikroapdirbimo taikymams.
Įrašo laikas: 2023 m. lapkričio 6 d.