Visión xeral da alta potencialáser semicondutordesenvolvemento parte un
A medida que a eficiencia e a potencia continúan a mellorar, os díodos láser (controlador de diodos láser) seguirá substituíndo as tecnoloxías tradicionais, cambiando así a forma en que se fabrican as cousas e permitindo o desenvolvemento de cousas novas. A comprensión das melloras significativas nos láseres semicondutores de alta potencia tamén é limitada. A conversión de electróns a láseres a través de semicondutores demostrouse por primeira vez en 1962, e seguíronlle unha ampla variedade de avances complementarios que impulsaron enormes avances na conversión de electróns a láseres de alta produtividade. Estes avances deron soporte a importantes aplicacións, desde o almacenamento óptico ata as redes ópticas e unha ampla gama de campos industriais.
Unha revisión destes avances e o seu progreso acumulativo destaca o potencial dun impacto aínda maior e máis xeneralizado en moitas áreas da economía. De feito, coa mellora continua dos láseres semicondutores de alta potencia, o seu campo de aplicación acelerará a expansión e terá un profundo impacto no crecemento económico.
Figura 1: Comparación da luminancia e a lei de Moore dos láseres semicondutores de alta potencia
Láseres de estado sólido bombeados por díodos eláseres de fibra
Os avances nos láseres semicondutores de alta potencia tamén levaron ao desenvolvemento da tecnoloxía láser posterior, onde os láseres semicondutores se usan normalmente para excitar (bombear) cristais dopados (láseres de estado sólido bombeados por díodos) ou fibras dopadas (láseres de fibra).
Aínda que os láseres semicondutores proporcionan enerxía láser eficiente, pequena e de baixo custo, tamén teñen dúas limitacións clave: non almacenan enerxía e o seu brillo é limitado. Basicamente, moitas aplicacións requiren dous láseres útiles; un úsase para converter a electricidade nunha emisión láser e o outro úsase para mellorar o brillo desa emisión.
Láseres de estado sólido bombeados por díodos.
A finais da década de 1980, o uso de láseres semicondutores para bombear láseres de estado sólido comezou a gañar un interese comercial significativo. Os láseres de estado sólido bombeados por díodos (DPSSL) reducen drasticamente o tamaño e a complexidade dos sistemas de xestión térmica (principalmente refrixeradores de ciclo) e módulos de ganancia, que historicamente empregaron lámpadas de arco para bombear cristais láser de estado sólido.
A lonxitude de onda do láser semicondutor selecciónase en función da superposición das características de absorción espectral co medio de ganancia do láser de estado sólido, o que pode reducir significativamente a carga térmica en comparación co espectro de emisión de banda ancha da lámpada de arco. Tendo en conta a popularidade dos láseres dopados con neodimio que emiten unha lonxitude de onda de 1064 nm, o láser semicondutor de 808 nm converteuse no produto máis produtivo na produción de láseres semicondutores durante máis de 20 anos.
A mellora da eficiencia de bombeo de díodos da segunda xeración foi posible grazas ao aumento do brillo dos láseres semicondutores multimodo e á capacidade de estabilizar anchos de liña de emisión estreitos utilizando redes de Bragg en masa (VBGS) a mediados da década de 2000. As características de absorción espectral débiles e estreitas duns 880 nm espertaron un grande interese nos díodos de bombeo de alto brillo espectralmente estables. Estes láseres de maior rendemento permiten bombear neodimio directamente no nivel superior do láser de 4F3/2, reducindo os déficits cuánticos e mellorando así a extracción do modo fundamental a unha potencia media máis alta, que doutro xeito estaría limitada polas lentes térmicas.
A principios da segunda década deste século, estabamos a presenciar un aumento significativo da potencia nos láseres de 1064 nm de modo transversal único, así como nos seus láseres de conversión de frecuencia que operaban nas lonxitudes de onda visibles e ultravioletas. Dada a longa vida útil enerxética superior de Nd: YAG e Nd: YVO4, estas operacións de conmutación Q DPSSL proporcionan unha alta enerxía de pulso e potencia pico, o que as fai ideais para o procesamento ablativo de materiais e aplicacións de micromecanizado de alta precisión.
Data de publicación: 06-11-2023