Visão geral de alta potêncialaser semicondutordesenvolvimento parte um
À medida que a eficiência e a potência continuam a melhorar, os diodos laser(driver de diodos laser) continuará a substituir as tecnologias tradicionais, mudando assim a forma como as coisas são feitas e permitindo o desenvolvimento de coisas novas. A compreensão das melhorias significativas nos lasers semicondutores de alta potência também é limitada. A conversão de elétrons em lasers por meio de semicondutores foi demonstrada pela primeira vez em 1962, e uma ampla variedade de avanços complementares se seguiram, impulsionando enormes avanços na conversão de elétrons em lasers de alta produtividade. Esses avanços apoiaram aplicações importantes, desde armazenamento óptico até redes ópticas e uma ampla gama de campos industriais.
Uma análise destes avanços e do seu progresso cumulativo destaca o potencial para um impacto ainda maior e mais abrangente em muitas áreas da economia. Na verdade, com a melhoria contínua dos lasers semicondutores de alta potência, o seu campo de aplicação acelerará a expansão e terá um impacto profundo no crescimento económico.
Figura 1: Comparação de luminância e lei de Moore de lasers semicondutores de alta potência
Lasers de estado sólido bombeados por diodo elasers de fibra
Os avanços nos lasers semicondutores de alta potência também levaram ao desenvolvimento da tecnologia de laser downstream, onde os lasers semicondutores são normalmente usados para excitar (bombear) cristais dopados (lasers de estado sólido bombeados por diodo) ou fibras dopadas (lasers de fibra).
Embora os lasers semicondutores forneçam energia laser eficiente, pequena e de baixo custo, eles também têm duas limitações principais: eles não armazenam energia e seu brilho é limitado. Basicamente, muitas aplicações requerem dois lasers úteis; Um é usado para converter eletricidade em emissão de laser e o outro é usado para aumentar o brilho dessa emissão.
Lasers de estado sólido bombeados por diodo.
No final da década de 1980, o uso de lasers semicondutores para bombear lasers de estado sólido começou a ganhar interesse comercial significativo. Os lasers de estado sólido bombeados por diodo (DPSSL) reduzem drasticamente o tamanho e a complexidade dos sistemas de gerenciamento térmico (principalmente resfriadores de ciclo) e módulos de ganho, que historicamente usaram lâmpadas de arco para bombear cristais de laser de estado sólido.
O comprimento de onda do laser semicondutor é selecionado com base na sobreposição das características de absorção espectral com o meio de ganho do laser de estado sólido, o que pode reduzir significativamente a carga térmica em comparação com o espectro de emissão de banda larga da lâmpada de arco. Considerando a popularidade dos lasers dopados com neodímio que emitem comprimento de onda de 1064 nm, o laser semicondutor de 808 nm se tornou o produto mais produtivo na produção de laser semicondutor por mais de 20 anos.
A eficiência aprimorada do bombeamento de diodo da segunda geração foi possível graças ao aumento do brilho dos lasers semicondutores multimodo e à capacidade de estabilizar larguras de linha de emissão estreitas usando redes de Bragg em massa (VBGS) em meados dos anos 2000. As características de absorção espectral fraca e estreita de cerca de 880 nm despertaram grande interesse em diodos de bomba de alto brilho espectralmente estáveis. Esses lasers de alto desempenho tornam possível bombear o neodímio diretamente no nível superior do laser de 4F3/2, reduzindo os déficits quânticos e melhorando assim a extração do modo fundamental com potência média mais alta, que de outra forma seria limitada pelas lentes térmicas.
No início da segunda década deste século, estávamos testemunhando um aumento significativo de potência nos lasers de 1064 nm de modo transversal único, bem como nos seus lasers de conversão de frequência operando nos comprimentos de onda visíveis e ultravioleta. Dada a longa vida útil de energia superior de Nd: YAG e Nd: YVO4, essas operações DPSSL Q-switched fornecem alta energia de pulso e potência de pico, tornando-as ideais para processamento de materiais ablativos e aplicações de microusinagem de alta precisão.
Horário da postagem: 06/11/2023