Didelės galios puslaidininkinių lazerių kūrimo apžvalga pirmoji dalis

Didelės galios apžvalgapuslaidininkinis lazerispirmoji plėtros dalis

Didėjant efektyvumui ir galiai, lazeriniai diodai (Lazerinių diodų tvarkyklės) ir toliau pakeis tradicines technologijas, taip keisdami gaminių gamybos būdus ir leisdami kurti naujus dalykus. Supratimas apie reikšmingus didelės galios puslaidininkinių lazerių patobulinimus taip pat yra ribotas. Elektronų pavertimas lazeriais naudojant puslaidininkius pirmą kartą buvo parodytas 1962 m., o vėliau atsirado daugybė papildomų pasiekimų, kurie paskatino didžiulę pažangą elektronus paverčiant didelio našumo lazeriais. Ši pažanga palaikė svarbias programas nuo optinės saugyklos iki optinių tinklų ir įvairiose pramonės srityse.

Šių pažangų ir jų bendros pažangos apžvalga išryškina dar didesnio ir platesnio poveikio daugelyje ekonomikos sričių potencialą. Tiesą sakant, nuolat tobulinant didelės galios puslaidininkinius lazerius, jų taikymo sritis paspartins plėtrą ir turės didelį poveikį ekonomikos augimui.

1 pav. Didelės galios puslaidininkinių lazerių skaisčio ir Moore'o dėsnio palyginimas

Diodiniai kietojo kūno lazeriai irpluošto lazeriai

Didelės galios puslaidininkinių lazerių pažanga taip pat paskatino tolesnių lazerių technologijų vystymąsi, kai puslaidininkiniai lazeriai paprastai naudojami sužadinti (siurbti) legiruotus kristalus (diodu siurbiami kietojo kūno lazeriai) arba legiruotą pluoštą (pluošto lazeriai).

Nors puslaidininkiniai lazeriai suteikia efektyvią, mažą ir nebrangią lazerio energiją, jie taip pat turi du pagrindinius apribojimus: jie nekaupia energijos ir jų ryškumas yra ribotas. Iš esmės daugeliui programų reikia dviejų naudingų lazerių; Vienas naudojamas elektros energijai paversti lazerio spinduliuote, o kitas – tos emisijos ryškumui padidinti.

Diodiniai kietojo kūno lazeriai.
Devintojo dešimtmečio pabaigoje puslaidininkinių lazerių naudojimas kietojo kūno lazeriams siurbti pradėjo sulaukti didelio komercinio susidomėjimo. Diodais pumpuojami kietojo kūno lazeriai (DPSSL) smarkiai sumažina šilumos valdymo sistemų (pirmiausia ciklo aušintuvų) ir stiprinimo modulių dydį ir sudėtingumą, kurie istoriškai naudojo lankines lempas kietojo kūno lazeriniams kristalams pumpuoti.

Puslaidininkinio lazerio bangos ilgis parenkamas atsižvelgiant į spektrinės sugerties charakteristikų sutapimą su kietojo kūno lazerio stiprinimo terpe, kuri gali žymiai sumažinti šiluminę apkrovą, palyginti su lankinės lempos plačiajuosčio spinduliuotės spektru. Atsižvelgiant į neodimiu legiruotų lazerių, skleidžiančių 1064 nm bangos ilgį, populiarumą, 808 nm puslaidininkinis lazeris jau daugiau nei 20 metų tapo produktyviausiu puslaidininkinių lazerių gamybos produktu.

Patobulintas antrosios kartos diodų siurbimo efektyvumas buvo įmanomas dėl padidinto kelių režimų puslaidininkinių lazerių ryškumo ir galimybės stabilizuoti siaurą emisijos linijos plotį naudojant masines Bragg groteles (VBGS) 2000-ųjų viduryje. Silpnos ir siauros maždaug 880 nm spektrinės sugerties charakteristikos sukėlė didelį susidomėjimą spektriškai stabiliais didelio ryškumo siurblio diodais. Šie didesnio našumo lazeriai leidžia siurbti neodimį tiesiai viršutiniame lazerio lygyje 4F3/2, sumažinant kvantinį deficitą ir taip pagerinant pagrindinio režimo išgavimą esant didesnei vidutinei galiai, kurią kitu atveju apribotų terminiai lęšiai.

Jau antrojo šio amžiaus dešimtmečio pradžioje pastebėjome reikšmingą vieno skersinio režimo 1064 nm lazerių, taip pat jų dažnio keitimo lazerių, veikiančių matomuoju ir ultravioletiniu bangos ilgiu, galios padidėjimą. Atsižvelgiant į ilgą Nd: YAG ir Nd: YVO4 viršutinės energijos naudojimo laiką, šios DPSSL Q perjungimo operacijos užtikrina didelę impulsų energiją ir didžiausią galią, todėl jos idealiai tinka abliaciniam medžiagų apdorojimui ir didelio tikslumo mikroapdirbimo programoms.