نمای کلی از توسعه لیزر نیمه هادی بالا قسمت یک

نمای کلی از قدرت بالالیزر نیمه هادیبخش توسعه یک

با افزایش کارآیی و قدرت ، دیودهای لیزر (درایور دیود لیزر) به جایگزینی فن آوری های سنتی ادامه خواهد داد ، از این طریق شیوه ساخت کارها و امکان توسعه چیزهای جدید را تغییر می دهد. درک پیشرفت های قابل توجه در لیزرهای نیمه هادی با قدرت بالا نیز محدود است. تبدیل الکترون ها به لیزرها از طریق نیمه هادی ها برای اولین بار در سال 1962 نشان داده شد ، و طیف گسترده ای از پیشرفت های مکمل دنبال شده است که باعث پیشرفت های عظیمی در تبدیل الکترون ها به لیزرهای با تولید بالا شده است. این پیشرفت ها از برنامه های مهم از ذخیره نوری تا شبکه نوری تا طیف گسترده ای از زمینه های صنعتی پشتیبانی کرده است.

مروری بر این پیشرفت ها و پیشرفت تجمعی آنها ، پتانسیل تأثیرات حتی بیشتر و فراگیرتر در بسیاری از زمینه های اقتصاد را برجسته می کند. در حقیقت ، با بهبود مستمر لیزرهای نیمه هادی با قدرت بالا ، زمینه کاربرد آن باعث افزایش گسترش می شود و تأثیر عمیقی بر رشد اقتصادی خواهد داشت.

شکل 1: مقایسه درخشندگی و قانون مور از لیزرهای نیمه هادی قدرت بالا

لیزرهای حالت جامد با پمپ دیود ولیزر فیبر

پیشرفت در لیزرهای نیمه هادی با قدرت بالا همچنین منجر به توسعه فناوری لیزر پایین دست شده است ، جایی که از لیزرهای نیمه هادی به طور معمول برای تحریک کریستال های دوپ شده (لیزرهای حالت جامد دیود) یا الیاف دوپ شده (لیزرهای فیبر) استفاده می شود.

اگرچه لیزرهای نیمه هادی انرژی لیزر کارآمد ، کوچک و کم هزینه را تأمین می کنند ، اما همچنین دو محدودیت اصلی دارند: آنها انرژی ذخیره نمی کنند و روشنایی آنها محدود است. در اصل ، بسیاری از برنامه ها به دو لیزر مفید نیاز دارند. یکی برای تبدیل برق به انتشار لیزر استفاده می شود و دیگری برای تقویت روشنایی آن انتشار استفاده می شود.

لیزرهای حالت جامد دیود.
در اواخر دهه 1980 ، استفاده از لیزرهای نیمه هادی برای پمپاژ لیزرهای حالت جامد شروع به جلب علاقه تجاری قابل توجهی کرد. لیزرهای حالت جامد با پمپ دیود (DPSSL) به طور چشمگیری اندازه و پیچیدگی سیستم های مدیریت حرارتی (در درجه اول کولرهای چرخه) را کاهش می دهد و ماژول هایی را به دست می آورد ، که از لحاظ تاریخی از لامپ های قوس برای پمپ کریستال های لیزر حالت جامد استفاده کرده اند.

طول موج لیزر نیمه هادی بر اساس همپوشانی خصوصیات جذب طیفی با محیط افزایش لیزر حالت جامد انتخاب شده است ، که می تواند بار حرارتی را در مقایسه با طیف انتشار پهنای باند لامپ قوس به میزان قابل توجهی کاهش دهد. با توجه به محبوبیت لیزرهای نئودیمیوم دوپ که دارای طول موج 1064 نانومتر است ، لیزر نیمه هادی 808 نیوتن متر بیش از 20 سال به تولید کننده ترین محصول در تولید لیزر نیمه هادی تبدیل شده است.

راندمان پمپاژ دیود بهبود یافته نسل دوم با افزایش روشنایی لیزرهای نیمه هادی چند حالته و امکان تثبیت پهنای باند انتشار باریک با استفاده از توری های فله ای (VBG) در اواسط دهه 2000 امکان پذیر شد. خصوصیات جذب طیفی ضعیف و باریک در حدود 880 نانومتر علاقه زیادی به دیودهای پمپ روشنایی بالا با ثبات طیفی داشته است. این لیزرهای با عملکرد بالاتر امکان پمپ کردن نئودیمیوم را به طور مستقیم در سطح لیزر فوقانی 4F3/2 ، کاهش کسری کوانتومی و در نتیجه بهبود استخراج حالت اساسی در قدرت متوسط ​​بالاتر ، که در غیر این صورت توسط لنزهای حرارتی محدود می شود ، امکان پذیر است.

در اوایل دهه دوم این قرن ، ما شاهد افزایش قدرت قابل توجهی در لیزرهای تک مسیر 1064 نانومتر و همچنین لیزرهای تبدیل فرکانس آنها در طول موج های مرئی و ماوراء بنفش بودیم. با توجه به طول عمر طولانی انرژی بالا ND: YAG و ND: YVO4 ، این عملیات تغییر یافته DPSSL انرژی پالس بالا و قدرت اوج را فراهم می کند و آنها را برای پردازش مواد و سازهای با دقت بالا ایده آل می کند.