Visió general de l'alta potèncialàser semiconductordesenvolupament part primera
A mesura que l'eficiència i la potència continuen millorant, els díodes làser (controlador de díodes làser) continuarà substituint les tecnologies tradicionals, canviant així la manera com es fabriquen les coses i permetent el desenvolupament de coses noves. La comprensió de les millores significatives en els làsers semiconductors d'alta potència també és limitada. La conversió d'electrons a làsers a través de semiconductors es va demostrar per primera vegada el 1962, i han seguit una àmplia varietat d'avenços complementaris que han impulsat enormes avenços en la conversió d'electrons a làsers d'alta productivitat. Aquests avenços han donat suport a aplicacions importants, des de l'emmagatzematge òptic fins a les xarxes òptiques i una àmplia gamma de camps industrials.
Una revisió d'aquests avenços i el seu progrés acumulatiu destaca el potencial d'un impacte encara més gran i generalitzat en moltes àrees de l'economia. De fet, amb la millora contínua dels làsers semiconductors d'alta potència, el seu camp d'aplicació accelerarà l'expansió i tindrà un impacte profund en el creixement econòmic.
Figura 1: Comparació de la luminància i la llei de Moore dels làsers semiconductors d'alta potència
Làsers d'estat sòlid bombats per díodes ilàsers de fibra
Els avenços en els làsers semiconductors d'alta potència també han conduït al desenvolupament de la tecnologia làser posterior, on els làsers semiconductors s'utilitzen normalment per excitar (bombar) cristalls dopats (làsers d'estat sòlid bombats per díodes) o fibres dopades (làsers de fibra).
Tot i que els làsers semiconductors proporcionen energia làser eficient, petita i de baix cost, també tenen dues limitacions clau: no emmagatzemen energia i la seva brillantor és limitada. Bàsicament, moltes aplicacions requereixen dos làsers útils; un s'utilitza per convertir l'electricitat en una emissió làser i l'altre s'utilitza per augmentar la brillantor d'aquesta emissió.
Làsers d'estat sòlid bombats per díodes.
A finals de la dècada de 1980, l'ús de làsers semiconductors per bombar làsers d'estat sòlid va començar a guanyar un interès comercial significatiu. Els làsers d'estat sòlid bombats per díodes (DPSSL) redueixen dràsticament la mida i la complexitat dels sistemes de gestió tèrmica (principalment refrigeradors de cicle) i els mòduls de guany, que històricament han utilitzat làmpades d'arc per bombar cristalls làser d'estat sòlid.
La longitud d'ona del làser semiconductor es selecciona en funció de la superposició de les característiques d'absorció espectral amb el medi de guany del làser d'estat sòlid, cosa que pot reduir significativament la càrrega tèrmica en comparació amb l'espectre d'emissió de banda ampla de la làmpada d'arc. Tenint en compte la popularitat dels làsers dopats amb neodimi que emeten una longitud d'ona de 1064 nm, el làser semiconductor de 808 nm s'ha convertit en el producte més productiu en la producció de làsers semiconductors durant més de 20 anys.
La millora de l'eficiència de bombament de díodes de la segona generació va ser possible gràcies a l'augment de la brillantor dels làsers semiconductors multimode i la capacitat d'estabilitzar amplades de línia d'emissió estretes mitjançant xarxes de Bragg en massa (VBGS) a mitjans dels anys 2000. Les característiques d'absorció espectral febles i estretes d'uns 880 nm han despertat un gran interès en els díodes de bombament d'alta brillantor espectralment estables. Aquests làsers d'alt rendiment permeten bombar neodimi directament al nivell superior del làser de 4F3/2, reduint els dèficits quàntics i millorant així l'extracció del mode fonamental a una potència mitjana més alta, que d'altra manera estaria limitada per les lents tèrmiques.
A principis de la segona dècada d'aquest segle, vam presenciar un augment significatiu de la potència dels làsers de 1064 nm de mode transversal únic, així com dels seus làsers de conversió de freqüència que operaven en les longituds d'ona visibles i ultraviolades. Donat el llarg temps de vida energètic superior de Nd: YAG i Nd: YVO4, aquestes operacions de commutació Q DPSSL proporcionen una alta energia de pols i una potència màxima, cosa que les fa ideals per al processament ablatiu de materials i aplicacions de micromecanitzat d'alta precisió.
Data de publicació: 06 de novembre de 2023