Агляд магутнасціпаўправадніковы лазерразвіццё, частка першая
Па меры таго, як эфектыўнасць і магутнасць працягваюць паляпшацца, лазерныя дыёды (драйвер для лазерных дыёдаў) будзе працягваць замяняць традыцыйныя тэхналогіі, тым самым змяняючы спосаб вырабу рэчаў і дазваляючы распрацоўваць новыя рэчы. Разуменне значных паляпшэнняў у магутных паўправадніковых лазерах таксама абмежаванае. Пераўтварэнне электронаў у лазеры з дапамогай паўправаднікоў было ўпершыню прадэманстравана ў 1962 годзе, і за гэтым рушыў услед шырокі спектр дадатковых дасягненняў, якія прывялі да велізарнага прагрэсу ў пераўтварэнні электронаў у высокапрадукцыйныя лазеры. Гэтыя дасягненні падтрымалі важныя прымяненні ад аптычнага захоўвання да аптычных сетак і шырокага спектру прамысловых абласцей.
Агляд гэтых дасягненняў і іх сукупнага прагрэсу падкрэслівае патэнцыял яшчэ большага і больш шырокага ўплыву на многія сферы эканомікі. Фактычна, з пастаянным удасканаленнем магутных паўправадніковых лазераў, сфера іх прымянення паскорыць пашырэнне і акажа глыбокі ўплыў на эканамічны рост.
Малюнак 1: Параўнанне яркасці і закона Мура магутных паўправадніковых лазераў
Дыёдныя накачвальныя цвёрдацельныя лазеры івалаконныя лазеры
Дасягненні ў галіне магутных паўправадніковых лазераў таксама прывялі да распрацоўкі лазерных тэхналогій, дзе паўправадніковыя лазеры звычайна выкарыстоўваюцца для ўзбуджэння (накачкі) легаваных крышталяў (цвёрдацельныя лазеры з дыёднай накачкай) або легаваных валокнаў (валаконныя лазеры).
Нягледзячы на тое, што паўправадніковыя лазеры забяспечваюць эфектыўную, невялікую і недарагую лазерную энергію, яны таксама маюць два ключавыя абмежаванні: яны не назапашваюць энергію, і іх яркасць абмежаваная. У асноўным, для многіх прымяненняў патрабуецца два карысныя лазеры: адзін выкарыстоўваецца для пераўтварэння электрычнасці ў лазернае выпраменьванне, а другі — для павышэння яркасці гэтага выпраменьвання.
Цвёрдацельныя лазеры з дыёднай накачкай.
У канцы 1980-х гадоў выкарыстанне паўправадніковых лазераў для накачкі цвёрдацельных лазераў пачало выклікаць значную камерцыйную цікавасць. Дыёдныя цвёрдацельныя лазеры з накачкай (DPSSL) значна памяншаюць памеры і складанасць сістэм рэгулявання тэмпературы (у першую чаргу цыклічных ахаладжальнікаў) і модуляў узмацнення, у якіх гістарычна выкарыстоўваліся дугавыя лямпы для накачкі крышталяў цвёрдацельных лазераў.
Даўжыня хвалі паўправадніковага лазера выбіраецца зыходзячы з перакрыцця спектральных характарыстык паглынання з асяроддзем узмацнення цвёрдацельнага лазера, што дазваляе значна знізіць цеплавую нагрузку ў параўнанні з шырокапалосным спектрам выпраменьвання дугавой лямпы. Улічваючы папулярнасць лазераў з неадымам, якія выпраменьваюць даўжыню хвалі 1064 нм, паўправадніковы лазер з даўжынёй хвалі 808 нм стаў найбольш прадуктыўным прадуктам у вытворчасці паўправадніковых лазераў ужо больш за 20 гадоў.
Палепшаная эфектыўнасць дыёднай накачкі другога пакалення стала магчымай дзякуючы павелічэнню яркасці шматмодавых паўправадніковых лазераў і магчымасці стабілізаваць вузкія шырыні ліній выпраменьвання з выкарыстаннем аб'ёмных брэгаўскіх рашотак (VBGS) у сярэдзіне 2000-х гадоў. Слабыя і вузкія спектральныя характарыстыкі паглынання каля 880 нм выклікалі вялікую цікавасць да спектральна стабільных высокаяркасных дыёдаў накачкі. Гэтыя больш прадукцыйныя лазеры дазваляюць накачваць неадым непасрэдна на верхнім лазерным узроўні 4F3/2, памяншаючы квантавыя дэфіцыты і тым самым паляпшаючы экстракцыю асноўнай моды пры больш высокай сярэдняй магутнасці, якая ў адваротным выпадку была б абмежавана цеплавымі лінзамі.
Да пачатку другога дзесяцігоддзя гэтага стагоддзя мы назіралі значнае павелічэнне магутнасці аднакалякальных папярочных лазераў з даўжынёй хвалі 1064 нм, а таксама іх лазераў з пераўтварэннем частаты, якія працуюць у бачным і ультрафіялетавым дыяпазонах даўжынь хваль. Улічваючы працяглы тэрмін службы верхняй часткі энергіі Nd:YAG і Nd:YVO4, гэтыя аперацыі з модуляцыяй добрасці DPSSL забяспечваюць высокую энергію імпульсу і пікавую магутнасць, што робіць іх ідэальнымі для абляцыйнай апрацоўкі матэрыялаў і высокадакладнай мікраапрацоўкі.
Час публікацыі: 06 лістапада 2023 г.