Yüksek güç genel bakışıyarı iletken lazergeliştirme birinci bölüm
Verimlilik ve güç sürekli olarak iyileştikçe, lazer diyotlar (lazer diyot sürücüsüGeleneksel teknolojilerin yerini almaya devam edecek olan bu teknolojiler, üretim şeklini değiştirecek ve yeni şeylerin geliştirilmesini sağlayacaktır. Yüksek güçlü yarı iletken lazerlerdeki önemli gelişmelerin anlaşılması da sınırlıdır. Elektronların yarı iletkenler aracılığıyla lazerlere dönüştürülmesi ilk olarak 1962'de gösterilmiş ve bunu takiben, elektronların yüksek verimliliğe sahip lazerlere dönüştürülmesinde büyük ilerlemelere yol açan çok çeşitli tamamlayıcı gelişmeler yaşanmıştır. Bu gelişmeler, optik depolamadan optik ağlara ve çok çeşitli endüstriyel alanlara kadar önemli uygulamaları desteklemiştir.
Bu gelişmelerin ve kümülatif ilerlemelerinin incelenmesi, ekonominin birçok alanında daha da büyük ve yaygın bir etki potansiyelini ortaya koymaktadır. Aslında, yüksek güçlü yarı iletken lazerlerin sürekli iyileştirilmesiyle, uygulama alanı genişlemeyi hızlandıracak ve ekonomik büyümeyi derinden etkileyecektir.
Şekil 1: Yüksek güçlü yarı iletken lazerlerin parlaklığı ve Moore yasasının karşılaştırılması
Diyot pompalamalı katı hal lazerleri vefiber lazerler
Yüksek güçlü yarı iletken lazerlerdeki gelişmeler, yarı iletken lazerlerin tipik olarak katkılı kristalleri (diyotla pompalanan katı hal lazerleri) veya katkılı fiberleri (fiber lazerler) uyarmak (pompalamak) için kullanıldığı alt akım lazer teknolojisinin geliştirilmesine de yol açmıştır.
Yarı iletken lazerler verimli, küçük ve düşük maliyetli lazer enerjisi sağlasalar da, iki önemli sınırlamaya sahiptirler: enerji depolamazlar ve parlaklıkları sınırlıdır. Temelde, birçok uygulama iki kullanışlı lazere ihtiyaç duyar; biri elektriği lazer emisyonuna dönüştürmek için, diğeri ise bu emisyonun parlaklığını artırmak için kullanılır.
Diyot pompalamalı katı hal lazerleri.
1980'lerin sonlarında, katı hal lazerlerini pompalamak için yarı iletken lazerlerin kullanımı önemli bir ticari ilgi görmeye başladı. Diyotla pompalanan katı hal lazerleri (DPSSL), tarihsel olarak katı hal lazer kristallerini pompalamak için ark lambaları kullanan termal yönetim sistemlerinin (esas olarak çevrim soğutucuları) ve kazanç modüllerinin boyutunu ve karmaşıklığını önemli ölçüde azaltır.
Yarı iletken lazerin dalga boyu, ark lambasının geniş bantlı emisyon spektrumuna kıyasla termal yükü önemli ölçüde azaltabilen katı hal lazerinin kazanç ortamıyla spektral soğurma özelliklerinin örtüşmesine göre seçilir. 1064 nm dalga boyunda ışık yayan neodim katkılı lazerlerin popülaritesi göz önüne alındığında, 808 nm yarı iletken lazer, 20 yılı aşkın süredir yarı iletken lazer üretiminde en verimli ürün haline gelmiştir.
İkinci nesil diyot pompalama verimliliğindeki iyileşme, çok modlu yarı iletken lazerlerin artan parlaklığı ve 2000'li yılların ortalarında kütle Bragg ızgaraları (VBGS) kullanılarak dar emisyon çizgi genişliklerinin stabilize edilebilmesi sayesinde mümkün olmuştur. 880 nm civarındaki zayıf ve dar spektral soğurma özellikleri, spektral olarak kararlı yüksek parlaklıkta pompa diyotlarına büyük ilgi uyandırmıştır. Bu daha yüksek performanslı lazerler, neodimyumu doğrudan 4F3/2'nin üst lazer seviyesinde pompalamayı mümkün kılarak kuantum açıklarını azaltır ve böylece aksi takdirde termal lenslerle sınırlı kalacak olan daha yüksek ortalama güçte temel mod ekstraksiyonunu iyileştirir.
Bu yüzyılın ikinci on yılının başlarında, tek enine modlu 1064nm lazerlerde ve bunların görünür ve ultraviyole dalga boylarında çalışan frekans dönüştürme lazerlerinde önemli bir güç artışına tanık oluyorduk. Nd:YAG ve Nd:YVO4'ün uzun üst enerji ömrü göz önüne alındığında, bu DPSSL Q-anahtarlamalı işlemler yüksek darbe enerjisi ve tepe gücü sağlayarak, aşındırıcı malzeme işleme ve yüksek hassasiyetli mikro işleme uygulamaları için ideal hale gelmektedir.
Yayın tarihi: 06.11.2023