Überblick über hohe LeistungHalbleiterlaserEntwicklung Teil eins
Da sich Effizienz und Leistung weiter verbessern, Laserdioden (Laserdiodenfahrer) wird weiterhin traditionelle Technologien ersetzen, wodurch die Art und Weise geändert wird, wie Dinge gemacht werden und die Entwicklung neuer Dinge ermöglicht werden. Das Verständnis der signifikanten Verbesserungen der Hochleistungs-Halbleiterlaser ist ebenfalls begrenzt. Die Umwandlung von Elektronen in Laser über Halbleiter wurde erstmals im Jahr 1962 nachgewiesen, und es wurden eine Vielzahl von ergänzenden Fortschritten verfolgt, die enorme Fortschritte bei der Umwandlung von Elektronen in hochproduktiven Lasern getrieben wurden. Diese Fortschritte haben wichtige Anwendungen von der optischen Speicherung bis hin zur optischen Netzwerke bis hin zu einer Vielzahl von Industriefeldern unterstützt.
Eine Überprüfung dieser Fortschritte und ihres kumulativen Fortschritts unterstreicht das Potenzial für noch größere und mehr weit verbreitete Auswirkungen in vielen Bereichen der Wirtschaft. Mit der kontinuierlichen Verbesserung der Hochleistungs-Halbleiterlaser wird das Anwendungsfeld die Expansion beschleunigen und einen tiefgreifenden Einfluss auf das Wirtschaftswachstum haben.
Abbildung 1: Vergleich von Luminanz und Moores Gesetz der Hochleistungs -Halbleiterlaser
Diodengepumpte Festkörperlaser undFaserlaser
Fortschritte bei Hochleistungs-Halbleiterlasern haben auch zur Entwicklung der nachgeschalteten Lasertechnologie geführt, bei der Halbleiterlaser typischerweise zum Anregen von dotierten Kristallen (pumpen) (diodengepumpte Festkörperlaser) oder dotierte Fasern (Faserlaser) verwendet werden.
Obwohl Halbleiterlaser effiziente, kleine und kostengünstige Laserenergie liefern, haben sie auch zwei wichtige Einschränkungen: Sie speichern keine Energie und ihre Helligkeit ist begrenzt. Grundsätzlich erfordern viele Anwendungen zwei nützliche Laser. Einer wird verwendet, um Strom in eine Laseremission umzuwandeln, und der andere wird verwendet, um die Helligkeit dieser Emission zu verbessern.
Dioden-gepumpte Festkörperlaser.
In den späten 1980er Jahren begann die Verwendung von Halbleiterlasern zur Pumpen von Festkörperlasern erheblich kommerzielles Interesse zu gewinnen. Dioden-gepumpte Festkörperlaser (DPSSL) verringern die Größe und Komplexität von Wärmemanagementsystemen (hauptsächlich Zykluskühler) und Gewinnmodule, die historisch gesehen ARC-Lampen verwendet haben, um Festkörperlaserkristalle zu pumpen.
Die Wellenlänge des Halbleiterlasers wird basierend auf der Überlappung der spektralen Absorptionseigenschaften mit dem Verstärkungsmedium des Festkörperlasers ausgewählt, der die Wärmelast im Vergleich zum Breitbandemissionsspektrum der ARC-Lampe signifikant verringern kann. In Anbetracht der Popularität von Neodym-dotierten Lasern ist der 808-nm-Halbleiter-Laser seit mehr als 20 Jahren zum produktivsten Produkt in der Halbleiterlaserproduktion.
Die verbesserte Dioden-Pumpeffizienz der zweiten Generation wurde durch die erhöhte Helligkeit von Multimode-Halbleiterlasern und die Fähigkeit, schmale Emissionslinienbreiten mithilfe von Bulk Bragg-Gittern (VBGs) zu stabilisieren, ermöglicht. Die schwachen und schmalen spektralen Absorptionseigenschaften von etwa 880 nm haben großes Interesse an spektral stabilen Hochhelligkeitspumpendioden geweckt. Diese Laser mit höherer Leistung ermöglichen es, Neodymium direkt auf dem oberen Laserniveau von 4F3/2 zu pumpen, wodurch die Quantendefizite reduziert und damit die Fundamentalmodus -Extraktion bei höherer Durchschnittsleistung verbessert werden, was ansonsten durch thermische Linsen begrenzt wäre.
Bis zum frühen zweiten Jahrzehnt dieses Jahrhunderts erlebten wir eine signifikante Leistung im Einzeltransvermodus 1064nm-Laser sowie der Frequenzumwandlungslaser, die in den sichtbaren und ultravioletten Wellenlängen arbeiten. Angesichts der langen Lebensdauer der oberen Energie von ND: YAG und ND: YVO4 bieten diese DPSSL-Q-Switched-Operationen eine hohe Impulsenergie und Spitzenleistung, wodurch sie ideal für die abblative Materialverarbeitung und hochpräzise Mikromachining-Anwendungen sind.
Postzeit: November-06-2023