Panoramica di alta potenzalaser a semiconduttoreSVILUPPO PARTE ONE
Man mano che l'efficienza e il potere continuano a migliorare, diodi laser (Driver di diodi laser) continuerà a sostituire le tecnologie tradizionali, cambiando così il modo in cui le cose vengono realizzate e consentendo lo sviluppo di cose nuove. Anche la comprensione dei significativi miglioramenti nei laser a semiconduttore ad alta potenza è limitata. La conversione di elettroni in laser tramite semiconduttori è stata dimostrata per la prima volta nel 1962 e sono seguite un'ampia varietà di progressi complementari che hanno spinto enormi progressi nella conversione degli elettroni in laser ad alta produttività. Questi progressi hanno supportato importanti applicazioni dall'archiviazione ottica alla rete ottica a una vasta gamma di campi industriali.
Una revisione di questi progressi e il loro progresso cumulativo evidenzia il potenziale per un impatto ancora maggiore e più pervasivo in molte aree dell'economia. In effetti, con il continuo miglioramento dei laser a semiconduttore ad alta potenza, il suo campo di applicazione accelererà l'espansione e avrà un profondo impatto sulla crescita economica.
Figura 1: confronto tra luminanza e legge di moore dei laser a semiconduttore ad alta potenza
Laser a stato solido a pompa di diodi elaser in fibra
I progressi nei laser a semiconduttore ad alta potenza hanno anche portato allo sviluppo della tecnologia laser a valle, in cui i laser a semiconduttore sono in genere utilizzati per eccitare (pompa) cristalli drogati (laser a stato solido a pompa di diodi) o fibre drogate (laser a fibra).
Sebbene i laser a semiconduttore forniscano energia laser efficienti, piccole e a basso costo, hanno anche due limiti chiave: non immagazzinano energia e la loro luminosità è limitata. Fondamentalmente, molte applicazioni richiedono due laser utili; Uno viene utilizzato per convertire l'elettricità in un'emissione laser e l'altro viene utilizzato per migliorare la luminosità di quell'emissione.
Laser a stato solido pompati a diodi.
Alla fine degli anni '80, l'uso di laser a semiconduttore per pompare laser a stato solido ha iniziato a ottenere un significativo interesse commerciale. I laser a stato solido a pompa dei diodi (DPSSL) riducono drasticamente la dimensione e la complessità dei sistemi di gestione termica (principalmente radiatori di ciclo) e i moduli di guadagno, che storicamente hanno utilizzato lampade ad arco per pompare i cristalli laser a stato solido.
La lunghezza d'onda del laser a semiconduttore viene selezionata in base alla sovrapposizione delle caratteristiche di assorbimento spettrale con il mezzo di guadagno del laser a stato solido, che può ridurre significativamente il carico termico rispetto allo spettro di emissione a banda larga della lampada ad arco. Considerando la popolarità dei laser drogati in neodimio che emettono lunghezza d'onda di 1064 nm, il laser a semiconduttore da 808 nm è diventato il prodotto più produttivo nella produzione laser a semiconduttore per oltre 20 anni.
La migliorata efficienza di pompaggio del diodo della seconda generazione è stata resa possibile dalla maggiore luminosità dei laser a semiconduttore a più modalità e dalla capacità di stabilizzare le larghezze delle linee di emissione strette utilizzando reticoli di Bragg in serie (VBG) a metà degli anni 2000. Le caratteristiche di assorbimento spettrale deboli e ristrette di circa 880 nm hanno suscitato un grande interesse per i diodi della pompa ad alta luminosità spettralmente stabili. Questi laser a prestazioni più elevate consentono di pompare il neodimio direttamente al livello laser superiore di 4f3/2, riducendo i deficit quantistici e migliorando quindi l'estrazione della modalità fondamentale a una potenza media più elevata, che altrimenti sarebbe limitata dalle lenti termiche.
All'inizio del secondo decennio di questo secolo, stavamo assistendo a un significativo aumento di potenza dei laser a 1064 nm a trasversali singoli, nonché i loro laser di conversione di frequenza che operano nelle lunghezze d'onda visibili e ultraviolette. Data la lunga durata dell'energia superiore di ND: YAG e ND: YVO4, queste operazioni di commutazione Q DPSSL forniscono un'elevata energia dell'impulso e una potenza di picco, rendendole ideali per l'elaborazione di materiale ablativo e applicazioni di micromachining ad alta precisione.
Tempo post: nov-06-2023