Muhtasari wa sehemu ya kwanza ya maendeleo ya semiconductor ya nguvu ya juu

Muhtasari wa nguvu ya juulaser ya semiconductormaendeleo sehemu ya kwanza

Kadiri ufanisi na nguvu zinavyoendelea kuboreka, diodi za leza(dereva wa diode za laser) itaendelea kuchukua nafasi ya teknolojia za kitamaduni, na hivyo kubadilisha jinsi mambo yanavyotengenezwa na kuwezesha maendeleo ya mambo mapya. Uelewa wa maboresho muhimu katika leza za semiconductor zenye nguvu ya juu pia ni mdogo. Ugeuzaji wa elektroni kuwa leza kupitia semiconductors ulionyeshwa kwa mara ya kwanza mnamo 1962, na aina mbalimbali za maendeleo ya ziada zimefuata ambazo zimesababisha maendeleo makubwa katika ubadilishaji wa elektroni hadi leza zenye tija ya juu. Maendeleo haya yamesaidia matumizi muhimu kutoka kwa hifadhi ya macho hadi mitandao ya macho hadi nyanja mbalimbali za viwanda.

Mapitio ya maendeleo haya na mkusanyiko wa maendeleo yao yanaangazia uwezekano wa athari kubwa zaidi na iliyoenea zaidi katika maeneo mengi ya uchumi. Kwa kweli, pamoja na uboreshaji unaoendelea wa leza za semiconductor zenye nguvu ya juu, uwanja wake wa matumizi utaharakisha upanuzi, na utakuwa na athari kubwa katika ukuaji wa uchumi.

Kielelezo cha 1: Ulinganisho wa mwangaza na sheria ya Moore ya leza za semiconductor zenye nguvu nyingi.

Diode-pumped imara-hali lasers nalasers za nyuzi

Maendeleo katika leza za semicondukta zenye nguvu ya juu pia yamesababisha maendeleo ya teknolojia ya leza ya chini ya mkondo, ambapo leza za semicondukta kwa kawaida hutumiwa kusisimua (kusukuma) fuwele zenye dope (laza za hali dhabiti zinazosukumwa na diode) au nyuzi zenye dope (lazari za nyuzi).

Ingawa leza za semiconductor hutoa nishati bora, ndogo na ya gharama ya chini ya laser, pia zina vikwazo viwili muhimu: hazihifadhi nishati na mwangaza wao ni mdogo. Kimsingi, maombi mengi yanahitaji lasers mbili muhimu; Moja hutumiwa kubadilisha umeme kuwa utoaji wa leza, na nyingine inatumika kuongeza mwangaza wa utoaji huo.

Leza za hali dhabiti za diode-pumped.
Mwishoni mwa miaka ya 1980, matumizi ya leza za semiconductor kusukuma leza za hali dhabiti zilianza kupata maslahi makubwa ya kibiashara. Leza za hali imara zinazosukumwa na diode (DPSSL) hupunguza kwa kiasi kikubwa ukubwa na utata wa mifumo ya udhibiti wa joto (haswa vipozaji vya mzunguko) na moduli za kupata, ambazo kihistoria zimetumia taa za arc kusukuma fuwele za leza ya hali dhabiti.

Urefu wa urefu wa leza ya semiconductor huchaguliwa kulingana na mwingiliano wa sifa za kufyonzwa kwa spectral na njia ya kupata ya leza ya hali dhabiti, ambayo inaweza kupunguza kwa kiasi kikubwa mzigo wa mafuta ikilinganishwa na wigo wa utoaji wa mkondo mpana wa taa ya arc. Kwa kuzingatia umaarufu wa leza za neodymium-doped zinazotoa urefu wa 1064nm, leza ya semiconductor ya 808nm imekuwa bidhaa yenye tija zaidi katika utengenezaji wa leza ya semiconductor kwa zaidi ya miaka 20.

Ufanisi ulioboreshwa wa kusukuma diode wa kizazi cha pili uliwezekana kwa kuongezeka kwa mwangaza wa leza za semiconductor za modi nyingi na uwezo wa kuleta utulivu wa upana wa mstari wa utoaji kwa kutumia gratings nyingi za Bragg (VBGS) katikati ya miaka ya 2000. Sifa dhaifu na finyu za ufyonzaji wa spectral za karibu 880nm zimeamsha shauku kubwa katika diodi za pampu zenye mwangaza wa juu unaoonekana. Leza hizi za utendaji wa juu hurahisisha kusukuma neodymium moja kwa moja kwenye kiwango cha juu cha leza cha 4F3/2, kupunguza nakisi ya quantum na hivyo kuboresha uchimbaji wa hali ya kimsingi kwa nishati ya wastani ya juu, ambayo ingedhibitiwa na lenzi za joto.

Kufikia mwanzoni mwa muongo wa pili wa karne hii, tulikuwa tukishuhudia ongezeko kubwa la nguvu katika leza za 1064nm za hali ya mpito moja, pamoja na leza za ubadilishaji wa masafa zinazofanya kazi katika urefu unaoonekana na wa ultraviolet. Kwa kuzingatia muda mrefu wa maisha ya juu ya nishati ya Nd: YAG na Nd: YVO4, shughuli hizi za DPSSL za kubadili Q-hutoa nishati ya juu ya mpigo na nguvu ya kilele, na kuzifanya kuwa bora kwa uchakataji wa nyenzo ablative na utumizi wa uchapishaji wa usahihi wa hali ya juu.