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) continuarán reemplazando las tecnologías tradicionales, cambiando así la forma en que se hacen las cosas y permitiendo el desarrollo de cosas nuevas. La comprensión de las mejoras significativas en los láseres de semiconductores de alta potencia también es limitada. La conversión de electrones a láseres a través de semiconductores se demostró por primera vez en 1962, y se ha seguido una amplia variedad de avances complementarios que han impulsado grandes avances en la conversión de electrones a láseres de alta productividad. Estos avances han apoyado importantes aplicaciones desde el almacenamiento óptico hasta las redes ópticas hasta una amplia gama de campos industriales.
Una revisión de estos avances y su progreso acumulativo resalta el potencial de un impacto aún mayor y más generalizado en muchas áreas de la economía. De hecho, con la mejora continua de los láseres de semiconductores de alta potencia, su campo de aplicación acelerará la expansión y tendrá un profundo impacto en el crecimiento económico.
Figura 1: Comparación de la luminancia y la ley de láseres semiconductores de alta potencia de Moore
Láseres de estado sólido con bombas de diodo yláser de fibra
Los avances en los láseres de semiconductores de alta potencia también han llevado al desarrollo de la tecnología láser aguas abajo, donde los láseres semiconductores se usan típicamente para excitar (bombear) cristales dopados (láseres de estado sólido con bombas de diodo) o fibras dopadas (láseres de fibra).
Aunque los láseres de semiconductores proporcionan energía láser eficiente, pequeña y de bajo costo, también tienen dos limitaciones clave: no almacenan energía y su brillo es limitado. Básicamente, muchas aplicaciones requieren dos láseres útiles; Uno se usa para convertir la electricidad en una emisión de láser, y el otro se usa para mejorar el brillo de esa emisión.
Láseres de estado sólido con bombas de diodo.
A fines de la década de 1980, el uso de láseres de semiconductores para bombear láseres de estado sólido comenzó a ganar un interés comercial significativo. Los láseres de estado sólido con bombas de diodo (DPSSL) reducen drásticamente el tamaño y la complejidad de los sistemas de manejo térmico (principalmente enfriadores del ciclo) y 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, que puede reducir significativamente la carga térmica en comparación con el espectro de emisión de banda ancha de la lámpara de arco. Teniendo en cuenta 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 láser semiconductores durante más de 20 años.
La eficiencia mejorada de bombeo de diodos de la segunda generación fue posible por el aumento del brillo de los láseres semiconductores de modo múltiple y la capacidad de estabilizar los anchos de línea de emisión estrechos utilizando rejillas a granel Bragg (VBG) a mediados de la década de 2000. Las características de absorción espectral débil y estrecha de alrededor de 880 nm han despertado un gran interés en diodos de bomba de alto brillo espectralmente estables. Estos láseres de mayor rendimiento permiten bombear el neodimio directamente a nivel superior del láser de 4F3/2, reduciendo los déficits cuánticos y, por lo tanto, mejorando la extracción del modo fundamental a una potencia promedio más alta, lo que de otra manera estaría limitado por las lentes térmicas.
A principios de la segunda década de este siglo, estábamos presenciando un aumento significativo de potencia en los láseres de 1064 Nm en modo único, así como sus láseres de conversión de frecuencia que operan en las longitudes de onda visibles y ultravioletas. Dada la larga vida útil superior de la energía superior de ND: YAG y ND: YVO4, estas operaciones DPSSL Q-blindadas proporcionan alta energía de pulso y potencia máxima, lo que los hace ideales para el procesamiento de materiales ablativos y las aplicaciones de micromachina de alta precisión.
Tiempo de publicación: Nov-06-2023