Visión xeral do desenvolvemento láser de semiconductor de alta potencia Parte primeira

Visión xeral da alta potenciaLáser semiconductorDesenvolvemento Primeira

A medida que a eficiencia e o poder seguen mellorando, os diodos láser (controlador de diodos láser) continuará substituíndo as tecnoloxías tradicionais, cambiando así a forma de facer as cousas e habilitando o desenvolvemento de cousas novas. A comprensión das melloras significativas nos láseres de semiconductor de alta potencia tamén é limitada. A conversión de electróns a láseres a través de semiconductores demostrouse por primeira vez en 1962, e seguiron unha gran variedade de avances complementarios que impulsaron enormes avances na conversión de electróns a láseres de alta produtividade. Estes avances apoiaron importantes aplicacións desde o almacenamento óptico ata a rede óptica ata unha ampla gama de campos industriais.

Unha revisión destes avances e o seu progreso acumulativo pon de manifesto o potencial de impacto aínda maior e máis profundo en moitas áreas da economía. De feito, coa mellora continua de láseres de semiconductores de alta potencia, o seu campo de aplicación acelerará a expansión e terá un profundo impacto no crecemento económico.

Figura 1: Comparación de láseres de semiconductores de Luminance e Moore de Moore

Láseres de estado sólido bombinado por diodo eLáseres de fibra

Os avances en láseres de semiconductor de alta potencia tamén levaron ao desenvolvemento da tecnoloxía láser descendente, onde os láseres semicondutores adoitan usarse para excitar (bomba) cristais dopados (láseres de estado sólido con diodo) 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 bombinado por diodo.
A finais dos anos 80, o uso de láseres de semiconductor para bombear láseres de estado sólido comezou a obter un interese comercial importante. Os láseres de estado sólido con diodo (DPSSL) reducen drasticamente o tamaño e a complexidade dos sistemas de xestión térmica (principalmente refrixeradores de ciclos) e os módulos de ganancia, que historicamente usaron lámpadas de arco para bombear cristais láser de estado sólido.

A lonxitude de onda do láser semiconductor está seleccionada en función do solapamento das características de absorción espectral co medio de ganancia do láser de estado sólido, 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 por neodimio que emiten lonxitude de onda de 1064 nm, o láser semiconductor de 808 nm converteuse no produto máis produtivo na produción de láser semiconductor durante máis de 20 anos.

A mellora da eficiencia de bombeo de diodos da segunda xeración foi posible polo aumento do brillo dos láseres de semiconductor multimodio e a capacidade de estabilizar anchos de liña de emisión estreitos usando reixas a granel Bragg (VBGs) a mediados dos anos 2000. As débiles e estreitas características de absorción espectral de arredor de 880 nm espertaron un gran interese polos diodos de bomba de alto brillo estable espectralmente. Estes láseres de maior rendemento permiten bombear o neodimio directamente no nivel do láser superior de 4F3/2, reducindo os déficits cuánticos e mellorando así a extracción de modo fundamental a maior potencia media, que doutro xeito estaría limitada por lentes térmicas.

A principios da segunda década deste século, fomos asistindo a un aumento significativo do poder dos láseres de modo 1064nm de modo transversal, así como os seus láseres de conversión de frecuencias que operan nas lonxitudes de onda visibles e ultravioletas. Dada a longa vida superior da enerxía de ND: YAG e ND: YVO4, estas operacións con conmutación Q de DPSSL proporcionan alta enerxía de pulso e potencia máxima, tornándoas ideais para o procesamento de material ablativo e aplicacións de micromachina de alta precisión.