Përmbledhje e pjesës së parë të zhvillimit të lazerit gjysmëpërçues me fuqi të lartë

Pasqyrë e fuqisë së lartëlazer gjysmëpërçueszhvillimi pjesa e parë

Ndërsa efikasiteti dhe fuqia vazhdojnë të përmirësohen, diodat lazer (drejtuesi i diodave lazer) do të vazhdojë të zëvendësojë teknologjitë tradicionale, duke ndryshuar kështu mënyrën e krijimit të gjërave dhe duke mundësuar zhvillimin e gjërave të reja. Kuptimi i përmirësimeve të rëndësishme në lazerët gjysmëpërçues me fuqi të lartë është gjithashtu i kufizuar. Shndërrimi i elektroneve në lazer nëpërmjet gjysmëpërçuesve u demonstrua për herë të parë në vitin 1962, dhe një shumëllojshmëri e gjerë përparimesh plotësuese kanë pasuar që kanë sjellë përparime të mëdha në shndërrimin e elektroneve në lazer me produktivitet të lartë. Këto përparime kanë mbështetur aplikacione të rëndësishme nga ruajtja optike në rrjetet optike në një gamë të gjerë fushash industriale.

Një rishikim i këtyre përparimeve dhe progresit të tyre kumulativ nxjerr në pah potencialin për ndikim edhe më të madh dhe më të përhapur në shumë fusha të ekonomisë. Në fakt, me përmirësimin e vazhdueshëm të lazerëve gjysmëpërçues me fuqi të lartë, fusha e aplikimit të tij do të përshpejtojë zgjerimin dhe do të ketë një ndikim të thellë në rritjen ekonomike.

Figura 1: Krahasimi i ndriçimit dhe ligji i Moore për lazerët gjysmëpërçues me fuqi të lartë

Lazerët në gjendje të ngurtë të pompuar me diodë dhelazer me fibra

Përparimet në lazerët gjysmëpërçues me fuqi të lartë kanë çuar gjithashtu në zhvillimin e teknologjisë së lazerit në rrjedhën e poshtme, ku lazerët gjysmëpërçues zakonisht përdoren për të eksituar (pompuar) kristalet e dopuar (lazerët e gjendjes së ngurtë të pompuar me diodë) ose fibrat e dopuara (lazerët me fibra).

Edhe pse lazerët gjysmëpërçues ofrojnë energji lazer efikase, të vogël dhe me kosto të ulët, ata gjithashtu kanë dy kufizime kryesore: nuk ruajnë energji dhe shkëlqimi i tyre është i kufizuar. Në thelb, shumë aplikacione kërkojnë dy lazer të dobishëm; Njëra përdoret për të kthyer energjinë elektrike në një emetim lazer, dhe tjetra përdoret për të rritur shkëlqimin e atij emetimi.

Lazera në gjendje të ngurtë të pompuar me diodë.
Në fund të viteve 1980, përdorimi i lazerëve gjysmëpërçues për të pompuar lazerët e gjendjes së ngurtë filloi të fitonte interes të konsiderueshëm tregtar. Lazerët e gjendjes së ngurtë të pompuar me diodë (DPSSL) zvogëlojnë në mënyrë dramatike madhësinë dhe kompleksitetin e sistemeve të menaxhimit termik (kryesisht ftohësit me cikël) dhe fitojnë module, të cilat historikisht kanë përdorur llamba me hark për të pompuar kristalet lazer në gjendje të ngurtë.

Gjatësia e valës së lazerit gjysmëpërçues zgjidhet në bazë të mbivendosjes së karakteristikave të përthithjes spektrale me mediumin e fitimit të lazerit në gjendje të ngurtë, i cili mund të zvogëlojë ndjeshëm ngarkesën termike në krahasim me spektrin e emetimit me brez të gjerë të llambës së harkut. Duke marrë parasysh popullaritetin e lazerëve të dopuar me neodymium që lëshojnë gjatësi vale 1064 nm, lazeri gjysmëpërçues 808 nm është bërë produkti më produktiv në prodhimin e lazerit gjysmëpërçues për më shumë se 20 vjet.

Efikasiteti i përmirësuar i pompimit të diodës i gjeneratës së dytë u bë i mundur nga rritja e shkëlqimit të lazerëve gjysmëpërçues me shumë mënyra dhe aftësia për të stabilizuar gjerësinë e ngushtë të linjave të emetimit duke përdorur grila me shumicë Bragg (VBGS) në mesin e viteve 2000. Karakteristikat e dobëta dhe të ngushta të thithjes spektrale prej rreth 880 nm kanë ngjallur interes të madh në diodat e pompës me shkëlqim të lartë spektralisht të qëndrueshëm. Këta lazerë me performancë më të lartë bëjnë të mundur pompimin e neodymiumit direkt në nivelin e sipërm të lazerit 4F3/2, duke reduktuar deficitet kuantike dhe duke përmirësuar kështu nxjerrjen e modalitetit themelor me fuqi mesatare më të lartë, e cila përndryshe do të kufizohej nga thjerrëzat termike.

Nga fillimi i dekadës së dytë të këtij shekulli, ne ishim dëshmitarë të një rritjeje të konsiderueshme të fuqisë në lazerët 1064 nm me modalitet të vetëm tërthor, si dhe lazerët e tyre të konvertimit të frekuencës që funksionojnë në gjatësi vale të dukshme dhe ultravjollcë. Duke pasur parasysh jetëgjatësinë e gjatë të energjisë së sipërme të Nd: YAG dhe Nd: YVO4, këto funksione me ndërprerje Q DPSSL ofrojnë energji të lartë pulsi dhe fuqi maksimale, duke i bërë ato ideale për përpunimin e materialit ablativ dhe aplikimet e mikropërpunimit me precizion të lartë.