Översikt över hög effekthalvledarlaserutveckling del ett
När effektiviteten och kraften fortsätter att förbättras, laserdioder(Drivrutinen för laserdioder) kommer att fortsätta att ersätta traditionella tekniker, och därigenom förändra sättet saker tillverkas och möjliggöra utvecklingen av nya saker. Förståelsen för de betydande förbättringarna i högeffekts halvledarlasrar är också begränsad. Omvandlingen av elektroner till lasrar via halvledare demonstrerades första gången 1962, och en mängd olika kompletterande framsteg har följt som har drivit fram enorma framsteg i omvandlingen av elektroner till högproduktiva lasrar. Dessa framsteg har stött viktiga tillämpningar från optisk lagring till optiskt nätverk till ett brett spektrum av industriella områden.
En genomgång av dessa framsteg och deras kumulativa framsteg belyser potentialen för ännu större och mer genomgripande inverkan på många områden av ekonomin. Faktum är att med den kontinuerliga förbättringen av högeffekts halvledarlasrar, kommer dess tillämpningsområde att påskynda expansionen och kommer att ha en djupgående inverkan på den ekonomiska tillväxten.
Figur 1: Jämförelse av luminans och Moores lag för halvledarlasrar med hög effekt
Diodpumpade halvledarlasrar ochfiberlasrar
Framsteg inom högeffekts halvledarlasrar har också lett till utvecklingen av nedströms laserteknik, där halvledarlasrar vanligtvis används för att excitera (pumpa) dopade kristaller (diodpumpade halvledarlasrar) eller dopade fibrer (fiberlasrar).
Även om halvledarlasrar ger effektiv, liten och låg kostnad laserenergi, har de också två viktiga begränsningar: de lagrar inte energi och deras ljusstyrka är begränsad. I grund och botten kräver många applikationer två användbara lasrar; Den ena används för att omvandla elektricitet till en laserstrålning, och den andra används för att förbättra ljusstyrkan för den emissionen.
Diodpumpade halvledarlasrar.
I slutet av 1980-talet började användningen av halvledarlasrar för att pumpa halvledarlasrar få ett betydande kommersiellt intresse. Diodpumpade halvledarlasrar (DPSSL) minskar dramatiskt storleken och komplexiteten hos termiska hanteringssystem (främst cykelkylare) och förstärkningsmoduler, som historiskt har använt båglampor för att pumpa fasta laserkristaller.
Våglängden för halvledarlasern väljs baserat på överlappningen av spektrala absorptionsegenskaper med förstärkningsmediet för halvledarlasern, vilket avsevärt kan minska den termiska belastningen jämfört med båglampans bredbandiga emissionsspektrum. Med tanke på populariteten hos neodymdopade lasrar som avger 1064nm våglängd, har 808nm halvledarlasern blivit den mest produktiva produkten inom halvledarlaserproduktion i mer än 20 år.
Den förbättrade diodpumpningseffektiviteten hos den andra generationen möjliggjordes av den ökade ljusstyrkan hos halvledarlasrar med flera lägen och förmågan att stabilisera smala emissionslinjebredder med hjälp av bulk Bragg-gitter (VBGS) i mitten av 2000-talet. De svaga och smala spektrala absorptionsegenskaperna på runt 880nm har väckt stort intresse för spektralt stabila pumpdioder med hög ljusstyrka. Dessa lasrar med högre prestanda gör det möjligt att pumpa neodym direkt vid den övre lasernivån 4F3/2, vilket minskar kvantunderskott och förbättrar därigenom fundamental modextraktion vid högre medeleffekt, som annars skulle begränsas av termiska linser.
I början av det andra decenniet av detta århundrade såg vi en betydande effektökning i singel-transversella 1064nm-lasrar, såväl som deras frekvensomvandlingslasrar som arbetade i de synliga och ultravioletta våglängderna. Med tanke på den långa övre energilivslängden för Nd: YAG och Nd: YVO4, ger dessa DPSSL Q-switchade operationer hög pulsenergi och toppeffekt, vilket gör dem idealiska för ablativ materialbearbetning och högprecisionsmikrobearbetningstillämpningar.
Posttid: 2023-nov-06