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 novas tecnologias. A compreensão das melhorias significativas em 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 têm apoiado aplicações importantes, desde armazenamento óptico a redes ópticas, em uma ampla gama de campos industriais.
Uma análise desses avanços e seu progresso cumulativo destaca o potencial para um impacto ainda maior e mais abrangente em muitas áreas da economia. De fato, com o aprimoramento contínuo dos lasers semicondutores de alta potência, seu campo de aplicação acelerará a expansão e terá um impacto profundo no crescimento econômico.
Figura 1: Comparação da luminância e da lei de Moore de lasers semicondutores de alta potência
Lasers de estado sólido bombeados por diodo elasers de fibra
Os avanços em 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 apresentam duas limitações principais: não armazenam energia e seu brilho é limitado. Basicamente, muitas aplicações requerem dois lasers úteis: um é usado para converter eletricidade em emissão 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. 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 utilizavam 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 tornou-se o produto mais produtivo na produção de lasers semicondutores por mais de 20 anos.
A eficiência aprimorada de bombeamento de diodos da segunda geração foi possibilitada pelo aumento do brilho dos lasers semicondutores multimodo e pela capacidade de estabilizar linhas de emissão estreitas usando redes de Bragg em massa (VBGS) em meados da década de 2000. As características de absorção espectral fraca e estreita, em torno de 880 nm, despertaram grande interesse em diodos de bombeamento de alto brilho espectralmente estáveis. Esses lasers de alto desempenho permitem bombear neodímio diretamente no nível superior do laser de 4F³/², reduzindo déficits quânticos e, assim, melhorando a extração do modo fundamental em potências médias mais altas, o que, de outra forma, seria limitado por lentes térmicas.
No início da segunda década deste século, assistimos a um aumento significativo na potência dos lasers de modo transversal simples de 1064 nm, bem como de seus lasers de conversão de frequência operando nos comprimentos de onda visível e ultravioleta. Dada a longa vida útil de energia superior do Nd:YAG e do Nd:YVO4, essas operações Q-switched DPSSL 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