Tổng quan về công suất caolaser bán dẫnphát triển phần một
Khi hiệu suất và công suất tiếp tục được cải thiện, điốt laser (trình điều khiển điốt laser) sẽ tiếp tục thay thế các công nghệ truyền thống, từ đó thay đổi cách thức mọi thứ được tạo ra và tạo điều kiện cho sự phát triển của những thứ mới.Sự hiểu biết về những cải tiến đáng kể của laser bán dẫn công suất cao cũng còn hạn chế.Việc chuyển đổi electron thành laser thông qua chất bán dẫn lần đầu tiên được chứng minh vào năm 1962, và sau đó là nhiều tiến bộ bổ sung khác nhau đã thúc đẩy những tiến bộ to lớn trong việc chuyển đổi electron thành laser hiệu suất cao.Những tiến bộ này đã hỗ trợ các ứng dụng quan trọng từ lưu trữ quang, mạng quang cho đến nhiều lĩnh vực công nghiệp.
Việc xem xét những tiến bộ này và tiến độ tích lũy của chúng sẽ làm nổi bật tiềm năng tác động thậm chí còn lớn hơn và lan tỏa hơn trong nhiều lĩnh vực của nền kinh tế.Trên thực tế, với sự cải tiến liên tục của laser bán dẫn công suất cao, lĩnh vực ứng dụng của nó sẽ đẩy nhanh quá trình mở rộng và có tác động sâu sắc đến tăng trưởng kinh tế.
Hình 1: So sánh độ chói và định luật Moore của laser bán dẫn công suất cao
Laser trạng thái rắn được bơm đi-ốt vàlaser sợi quang
Những tiến bộ trong laser bán dẫn công suất cao cũng dẫn đến sự phát triển của công nghệ laser xuôi dòng, trong đó laser bán dẫn thường được sử dụng để kích thích (bơm) các tinh thể pha tạp (laser trạng thái rắn bơm điốt) hoặc sợi pha tạp (laser sợi quang).
Mặc dù laser bán dẫn cung cấp năng lượng laser hiệu quả, nhỏ và chi phí thấp nhưng chúng cũng có hai hạn chế chính: không lưu trữ năng lượng và độ sáng của chúng bị hạn chế.Về cơ bản, nhiều ứng dụng yêu cầu hai tia 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 rắn được bơm bằng diode.
Vào cuối những năm 1980, việc sử dụng laser bán dẫn để bơm laser trạng thái rắn bắt đầu thu được lợi ích thương mại đáng kể.Laser trạng thái rắn được bơm bằng đi-ốt (DPSSL) làm giảm đáng kể kích thước và độ phức tạp của hệ thống quản lý nhiệt (chủ yếu là bộ làm mát theo chu kỳ) và các mô-đun thu được trước đây đã sử dụng đèn hồ quang để bơm các tinh thể laser trạng thái rắn.
Bước sóng của laser bán dẫn được lựa chọn dựa trên sự chồng chéo của đặc tính hấp thụ quang phổ với môi trường khuếch đại 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 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 suất bơm diode được cải thiện ở thế hệ thứ hai có được nhờ độ sáng tăng lên của laser bán dẫn đa chế độ và khả năng ổn định băng thông phát xạ hẹp bằng cách sử dụng cách tử Bragg số lượng lớn (VBGS) vào giữa những năm 2000.Các đặc tính hấp thụ quang phổ yếu và hẹp khoảng 880nm đã làm dấy lên mối quan tâm lớn về điốt bơm có độ sáng cao ổn định về mặt quang phổ.Những tia laser hiệu suất cao hơn này giúp có thể bơm neodymium trực tiếp ở mức laser cao hơn là 4F3/2, giảm thâm hụt lượng tử và do đó cải thiện việc trích xuất chế độ cơ bản ở công suất trung bình cao hơn, điều này sẽ bị hạn chế bởi thấu kính nhiệt.
Vào đầu thập kỷ thứ hai của thế kỷ này, chúng ta đã chứng kiến sự gia tăng công suất đáng kể của các laser 1064nm chế độ ngang đơn, cũng như các laser chuyển đổi tần số của chúng hoạt động ở bước sóng khả kiến và tia cực tím.Với tuổi thọ năng lượng cao hơn của Nd: YAG và Nd: YVO4, các hoạt động chuyển mạch Q DPSSL này cung cấp năng lượng xung cao và công suất cực đại, khiến chúng trở nên lý tưởng cho việc xử lý vật liệu mài mòn và các ứng dụng vi cơ có độ chính xác cao.
Thời gian đăng: Nov-06-2023