Maelezo ya jumla ya sehemu ya juu ya nguvu ya maendeleo ya semiconductor laser sehemu ya kwanza

Muhtasari wa nguvu kubwaSemiconductor LaserMaendeleo Sehemu ya Kwanza

Kadiri ufanisi na nguvu zinaendelea kuboresha, diode za laser (Dereva wa Diode za Laser) itaendelea kuchukua nafasi ya teknolojia za jadi, na hivyo kubadilisha njia za mambo hufanywa na kuwezesha maendeleo ya vitu vipya. Uelewa wa maboresho makubwa katika lasers ya nguvu ya semiconductor pia ni mdogo. Ubadilishaji wa elektroni kuwa lasers kupitia semiconductors ilionyeshwa mara ya kwanza mnamo 1962, na maendeleo anuwai ya ziada yamefuata ambayo yamesababisha maendeleo makubwa katika ubadilishaji wa elektroni kuwa lasers zenye tija kubwa. Maendeleo haya yameunga mkono programu muhimu kutoka kwa uhifadhi wa macho hadi mitandao ya macho hadi anuwai ya uwanja wa viwandani.

Mapitio ya maendeleo haya na maendeleo yao ya jumla yanaonyesha uwezekano wa athari kubwa zaidi na inayoenea zaidi katika maeneo mengi ya uchumi. Kwa kweli, na uboreshaji endelevu wa lasers zenye nguvu za juu, uwanja wake wa matumizi utaharakisha upanuzi, na itakuwa na athari kubwa kwa ukuaji wa uchumi.

Kielelezo 1: Ulinganisho wa kuangazia na sheria ya Moore ya lasers za nguvu za semiconductor

Diode-pumped lasers ngumu-serikali naLasers za nyuzi

Maendeleo katika lasers yenye nguvu ya semiconductor pia yamesababisha maendeleo ya teknolojia ya chini ya laser, ambapo semiconductor lasers kawaida hutumiwa kusisimua (pampu) fuwele zilizopigwa (diode-pumped lasers solid-serikali) au nyuzi zilizo na nyuzi (nyuzi za nyuzi).

Ingawa lasers za semiconductor hutoa nishati bora, ndogo, na ya bei ya chini ya laser, pia zina mapungufu mawili muhimu: hayahifadhi nishati na mwangaza wao ni mdogo. Kimsingi, matumizi mengi yanahitaji lasers mbili muhimu; Moja hutumiwa kubadilisha umeme kuwa uzalishaji wa laser, na nyingine hutumiwa kuongeza mwangaza wa uzalishaji huo.

Diode-pumped lasers ngumu-serikali.
Mwishoni mwa miaka ya 1980, matumizi ya lasers ya semiconductor kusukuma lasers ya hali ngumu ilianza kupata riba kubwa ya kibiashara. Diode-pumped solid-hali lasers (DPSSL) hupunguza sana saizi na ugumu wa mifumo ya usimamizi wa mafuta (kimsingi mzunguko wa baridi) na kupata moduli, ambazo kihistoria zimetumia taa za arc kusukuma fuwele za hali ya laser.

Wavelength ya semiconductor laser huchaguliwa kulingana na mwingiliano wa sifa za kunyonya za kuvutia na njia ya kati ya laser ya serikali, ambayo inaweza kupunguza mzigo wa mafuta ikilinganishwa na wigo wa chafu ya taa ya arc. Kuzingatia umaarufu wa neodymium-doped lasers kutoa 1064nm wavelength, semiconductor laser ya 808nm imekuwa bidhaa yenye tija zaidi katika uzalishaji wa laser ya semiconductor kwa zaidi ya miaka 20.

Ufanisi wa kusukumia diode ulioboreshwa wa kizazi cha pili ulifanywa na mwangaza ulioongezeka wa lasers za aina nyingi za semiconductor na uwezo wa kuleta utulivu wa laini ya uzalishaji kwa kutumia Bulk Bragg Progratings (VBGs) katikati ya miaka ya 2000. Tabia dhaifu na nyembamba za kunyonya za karibu 880nm zimesababisha shauku kubwa katika diode za pampu za mwangaza wa hali ya juu. Lasers hizi za utendaji wa juu hufanya iwezekanavyo kusukuma neodymium moja kwa moja katika kiwango cha juu cha laser ya 4F3/2, kupunguza upungufu wa kiwango na kwa hivyo kuboresha uchimbaji wa hali ya msingi kwa nguvu ya wastani, ambayo ingekuwa mdogo na lensi za mafuta.

Kufikia muongo wa mapema wa karne hii, tulikuwa tukishuhudia ongezeko kubwa la nguvu katika hali ya transverse 1064nm, pamoja na lasers za ubadilishaji wa frequency zinazofanya kazi katika mawimbi yanayoonekana na ya ultraviolet. Kwa kuzingatia maisha marefu ya nishati ya ND: YAG na ND: YVO4, shughuli hizi za DPSSL Q-switched hutoa nguvu ya juu ya kunde na nguvu ya kilele, na kuzifanya kuwa bora kwa usindikaji wa nyenzo za ablative na matumizi ya kiwango cha juu cha micromachining.