Tổng quan về sức mạnh caoLaser bán dẫnPhát triển Phần một
Khi hiệu quả và sức mạnh tiếp tục được cải thiện, điốt laser (Trình điều khiển điốt laser) sẽ tiếp tục thay thế các công nghệ truyền thống, do đó thay đổi cách mọi thứ được tạo ra và cho phép phát triển những điều mới. Sự hiểu biết về những cải tiến đáng kể trong laser bán dẫn công suất cao cũng bị hạn chế. Việc chuyển đổi các electron thành laser thông qua chất bán dẫn được chứng minh lần đầu tiên vào năm 1962, và một loạt các tiến bộ bổ sung đã theo sau đã thúc đẩy những tiến bộ lớn trong việc chuyển đổi electron thành laser năng suất cao. Những tiến bộ này đã hỗ trợ các ứng dụng quan trọng từ lưu trữ quang học đến mạng quang học đến một loạt các lĩnh vực công nghiệp.
Một đánh giá về những tiến bộ này và tiến trình tích lũy của họ làm nổi bật tiềm năng cho tác động thậm chí còn lớn hơn và phổ biến hơn trong nhiều lĩnh vực của nền kinh tế. Trên thực tế, với việc cải tiến liên tục các laser bán dẫn năng lượng cao, lĩnh vực ứng dụng của nó sẽ đẩy nhanh việc mở rộng và sẽ có tác động sâu sắc đến tăng trưởng kinh tế.
Hình 1: So sánh độ chói và Luật Laser bán dẫn công suất cao của Moore
Laser trạng thái rắn được bơm diode vàLaser sợi
Những tiến bộ trong laser bán dẫn công suất cao cũng đã dẫn đến sự phát triển của công nghệ laser xuôi dòng, trong đó các laser bán dẫn thường được sử dụng để kích thích (bơm) các tinh thể pha tạp (laser chất rắn được bơm diode) hoặc sợi pha tạp (laser sợi).
Mặc dù laser bán dẫn cung cấp năng lượng laser hiệu quả, nhỏ và chi phí thấp, chúng cũng có hai hạn chế chính: chúng không lưu trữ năng lượng và độ sáng của chúng bị hạn chế. Về cơ bản, nhiều ứng dụng yêu cầu hai laser hữu ích; Một cái được sử dụng để chuyển đổi điện thành phát xạ laser và cái còn lại được sử dụng để tăng cường độ sáng của phát xạ đó.
Laser trạng thái rắn được bơm diode.
Vào cuối những năm 1980, việc sử dụng laser bán dẫn để bơm laser trạng thái rắn bắt đầu có được lợi ích thương mại đáng kể. Laser trạng thái rắn được bơm diode (DPSSL) làm giảm đáng kể kích thước và độ phức tạp của các hệ thống quản lý nhiệt (chủ yếu là bộ làm mát chu kỳ) và các mô-đun đạt được, trong lịch sử đã sử dụng đèn hồ quang để bơm các tinh thể laser trạng thái rắn.
Bước sóng của laser bán dẫn được chọn dựa trên sự chồng chéo của các đặc tính hấp thụ quang phổ với môi trường tăng của laser trạng thái rắn, có thể làm giảm đáng kể tải nhiệt so với phổ phát xạ băng rộng của đèn hồ quang. Xem xét mức độ phổ biến của các laser pha tạp Neodymium phát ra bước sóng 1064nm, laser bán dẫn 808nm đã trở thành sản phẩm hiệu quả nhất trong sản xuất laser bán dẫn trong hơn 20 năm.
Hiệu quả bơm diode được cải thiện của thế hệ thứ hai đã được thực hiện bằng độ sáng của các laser bán dẫn đa chế độ và khả năng ổn định các đường dây phát xạ hẹp bằng cách sử dụng các cách tử Bragg số lượng lớn (VBG) vào giữa những năm 2000. Các đặc điểm hấp thụ phổ yếu và hẹp của khoảng 880nm đã làm tăng sự quan tâm lớn đến các điốt bơm độ sáng cao ổn định phổ. Các laser hiệu suất cao hơn này có thể bơm Neodymium trực tiếp ở mức laser trên là 4F3/2, giảm thâm hụt lượng tử và do đó cải thiện chiết xuất chế độ cơ bản ở công suất trung bình cao hơn, nếu không sẽ bị giới hạn bởi ống kính nhiệt.
Vào đầu thập kỷ thứ hai của thế kỷ này, chúng ta đã chứng kiến sự gia tăng sức mạnh đáng kể trong các laser 1064nm của chế độ chuyển đổi đơn, cũng như các laser chuyển đổi tần số của chúng hoạt động trong các bước sóng cực đoan và cực tím. Với tuổi thọ năng lượng trên dài của ND: YAG và ND: YVO4, các hoạt động chuyển đổi DPSSL Q này cung cấp năng lượng xung cao và năng lượng cao nhất, khiến chúng trở nên lý tưởng cho việc xử lý vật liệu Ablative và các ứng dụng micromachining chính xác cao.
Thời gian đăng: Nov-06-2023