Descripción general de alta potencialáser semiconductordesarrollo parte uno
A medida que la eficiencia y la potencia continúan mejorando, los diodos láser (controlador de diodos láser) seguirá reemplazando las tecnologías tradicionales, transformando así la forma de fabricar los productos y facilitando el desarrollo de nuevos productos. La comprensión de las mejoras significativas en los láseres semiconductores de alta potencia también es limitada. La conversión de electrones en láseres mediante semiconductores se demostró por primera vez en 1962, y se han producido una amplia variedad de avances complementarios que han impulsado enormes avances en la conversión de electrones en láseres de alta productividad. Estos avances han dado lugar a importantes aplicaciones, desde el almacenamiento óptico hasta las redes ópticas, en una amplia gama de campos industriales.
Un análisis de estos avances y su progreso acumulado destaca el potencial de un impacto aún mayor y más generalizado en muchos sectores de la economía. De hecho, con la mejora continua de los láseres semiconductores de alta potencia, su campo de aplicación acelerará su expansión y tendrá un profundo impacto en el crecimiento económico.
Figura 1: Comparación de la luminancia y la ley de Moore de los láseres semiconductores de alta potencia
Láseres de estado sólido bombeados por diodos yláseres de fibra
Los avances en láseres semiconductores de alta potencia también han llevado al desarrollo de tecnología láser posterior, donde los láseres semiconductores se utilizan típicamente para excitar (bombear) cristales dopados (láseres de estado sólido bombeados por diodos) o fibras dopadas (láseres de fibra).
Si bien los láseres semiconductores proporcionan energía láser eficiente, pequeña y económica, también presentan dos limitaciones clave: no almacenan energía y su brillo es limitado. En esencia, muchas aplicaciones requieren dos láseres útiles: uno para convertir la electricidad en una emisión láser y el otro para mejorar el brillo de dicha emisión.
Láseres de estado sólido bombeados por diodos.
A finales de la década de 1980, el uso de láseres semiconductores para bombear láseres de estado sólido comenzó a adquirir un gran interés comercial. Los láseres de estado sólido bombeados por diodos (DPSSL) reducen drásticamente el tamaño y la complejidad de los sistemas de gestión térmica (principalmente enfriadores de ciclo) y los módulos de ganancia, que históricamente han utilizado lámparas de arco para bombear cristales láser de estado sólido.
La longitud de onda del láser semiconductor se selecciona en función de la superposición de las características de absorción espectral con el medio de ganancia del láser de estado sólido, lo que puede reducir significativamente la carga térmica en comparación con el espectro de emisión de banda ancha de la lámpara de arco. Considerando la popularidad de los láseres dopados con neodimio que emiten una longitud de onda de 1064 nm, el láser semiconductor de 808 nm se ha convertido en el producto más productivo en la producción de láseres semiconductores durante más de 20 años.
La eficiencia mejorada del bombeo de diodos de la segunda generación fue posible gracias al mayor brillo de los láseres semiconductores multimodo y a la capacidad de estabilizar anchos de línea de emisión estrechos mediante rejillas de Bragg en masa (VBGS) a mediados de la década de 2000. Las características de absorción espectral, débiles y estrechas, de alrededor de 880 nm, han despertado un gran interés en los diodos de bombeo de alto brillo y espectralmente estables. Estos láseres de mayor rendimiento permiten bombear neodimio directamente en el nivel láser superior de 4F³/², reduciendo los déficits cuánticos y, por lo tanto, mejorando la extracción del modo fundamental a una potencia promedio más alta, que de otro modo estaría limitada por las lentes térmicas.
A principios de la segunda década de este siglo, asistimos a un aumento significativo de la potencia de los láseres monomodo transversal de 1064 nm, así como de sus láseres de conversión de frecuencia que operan en las longitudes de onda visible y ultravioleta. Dada la larga vida útil de la energía superior de Nd:YAG y Nd:YVO₄, estas operaciones DPSSL con conmutación Q proporcionan alta energía de pulso y potencia de pico, lo que las hace ideales para el procesamiento ablativo de materiales y aplicaciones de micromaquinado de alta precisión.
Hora de publicación: 06-nov-2023