Tinjauan Umum Pengembangan Laser Semikonduktor Daya Tinggi Bagian Satu

Tinjauan daya tinggiLaser semikonduktorpengembangan bagian satu

Sebagai efisiensi dan daya terus membaik, dioda laser (Driver Laser Diodes) akan terus menggantikan teknologi tradisional, dengan demikian mengubah cara dibuat -buat dan memungkinkan pengembangan hal -hal baru. Pemahaman tentang peningkatan signifikan dalam laser semikonduktor daya tinggi juga terbatas. Konversi elektron menjadi laser melalui semikonduktor pertama kali ditunjukkan pada tahun 1962, dan berbagai macam kemajuan komplementer telah mengikuti yang telah mendorong kemajuan besar dalam konversi elektron menjadi laser produktivitas tinggi. Kemajuan ini telah mendukung aplikasi penting dari penyimpanan optik ke jaringan optik ke berbagai bidang industri.

Tinjauan atas kemajuan ini dan kemajuan kumulatifnya menyoroti potensi dampak yang lebih besar dan lebih luas di banyak bidang ekonomi. Faktanya, dengan peningkatan berkelanjutan dari laser semikonduktor berdaya tinggi, bidang aplikasinya akan mempercepat ekspansi, dan akan memiliki dampak mendalam pada pertumbuhan ekonomi.

Gambar 1: Perbandingan Luminance dan Hukum Moore tentang Laser Semikonduktor Tenaga Tinggi

Laser solid-state yang dipompa dioda danLaser Serat

Kemajuan dalam laser semikonduktor berdaya tinggi juga telah menyebabkan pengembangan teknologi laser hilir, di mana laser semikonduktor biasanya digunakan untuk menggairahkan (pompa) kristal yang didoping (laser solid-state yang dipompa dioda) atau serat doped (laser serat).

Meskipun laser semikonduktor memberikan energi laser yang efisien, kecil, dan berbiaya rendah, mereka juga memiliki dua keterbatasan utama: mereka tidak menyimpan energi dan kecerahannya terbatas. Pada dasarnya, banyak aplikasi memerlukan dua laser yang bermanfaat; Satu digunakan untuk mengubah listrik menjadi emisi laser, dan yang lainnya digunakan untuk meningkatkan kecerahan emisi itu.

Laser solid-state yang dipompa dioda.
Pada akhir 1980-an, penggunaan laser semikonduktor untuk memompa laser solid-state mulai mendapatkan minat komersial yang signifikan. Laser solid-state yang dipompa dioda (DPSSL) secara dramatis mengurangi ukuran dan kompleksitas sistem manajemen termal (terutama pendingin siklus) dan modul gain, yang secara historis telah menggunakan lampu busur untuk memompa kristal laser solid-state.

Panjang gelombang laser semikonduktor dipilih berdasarkan tumpang tindih karakteristik penyerapan spektral dengan media penguatan laser solid-state, yang secara signifikan dapat mengurangi beban termal dibandingkan dengan spektrum emisi pita lebar dari lampu busur. Mempertimbangkan popularitas laser neodymium yang memancarkan panjang gelombang 1064nm, laser semikonduktor 808nm telah menjadi produk paling produktif dalam produksi laser semikonduktor selama lebih dari 20 tahun.

Efisiensi pemompaan dioda yang ditingkatkan dari generasi kedua dimungkinkan oleh peningkatan kecerahan laser semikonduktor multi-mode dan kemampuan untuk menstabilkan linewidth emisi sempit menggunakan kisi-kisi Bragg curah (VBG) pada pertengahan 2000-an. Karakteristik penyerapan spektral yang lemah dan sempit sekitar 880nm telah membangkitkan minat besar pada dioda pompa kecerahan tinggi yang stabil secara spektral. Laser kinerja yang lebih tinggi ini memungkinkan untuk memompa neodymium secara langsung pada tingkat laser atas 4F3/2, mengurangi defisit kuantum dan dengan demikian meningkatkan ekstraksi mode fundamental pada daya rata -rata yang lebih tinggi, yang sebaliknya akan dibatasi oleh lensa termal.

Pada dekade kedua abad ini, kami menyaksikan peningkatan daya yang signifikan dalam laser 1064NM mode transversal, serta laser konversi frekuensi mereka yang beroperasi dalam panjang gelombang yang terlihat dan ultraviolet. Mengingat masa hidup energi atas yang panjang dari ND: YAG dan ND: YVO4, operasi DPSSL Q-Switched ini menyediakan energi pulsa tinggi dan daya puncak, membuatnya ideal untuk pemrosesan material ablatif dan aplikasi micromachining presisi tinggi.