ภาพรวมของการพัฒนาเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์พลังงานสูงส่วนที่หนึ่ง

ภาพรวมของพลังงานสูงเซมิคอนดักเตอร์เลเซอร์การพัฒนาส่วนที่หนึ่ง

เมื่อประสิทธิภาพและพลังงานดีขึ้นเรื่อย ๆ เลเซอร์ไดโอด (ไดรเวอร์เลเซอร์ไดโอด) จะยังคงเปลี่ยนเทคโนโลยีแบบดั้งเดิมต่อไปดังนั้นจึงเปลี่ยนวิธีการทำสิ่งต่าง ๆ และเปิดใช้งานการพัฒนาสิ่งใหม่ ๆ การทำความเข้าใจเกี่ยวกับการปรับปรุงที่สำคัญในเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์กำลังสูงก็มี จำกัด เช่นกัน การแปลงอิเล็กตรอนเป็นเลเซอร์ผ่านเซมิคอนดักเตอร์ได้แสดงให้เห็นครั้งแรกในปี 2505 และความก้าวหน้าที่หลากหลายได้ติดตามความก้าวหน้าครั้งใหญ่ในการแปลงอิเล็กตรอนเป็นเลเซอร์ที่มีผลิตภัณฑ์สูง ความก้าวหน้าเหล่านี้สนับสนุนแอพพลิเคชั่นที่สำคัญตั้งแต่การจัดเก็บออพติคอลไปจนถึงเครือข่ายออพติคอลไปจนถึงสาขาอุตสาหกรรมที่หลากหลาย

การทบทวนความก้าวหน้าเหล่านี้และความคืบหน้าสะสมของพวกเขาเน้นถึงศักยภาพที่จะส่งผลกระทบที่ยิ่งใหญ่กว่าและแพร่หลายมากขึ้นในหลายพื้นที่ของเศรษฐกิจ ในความเป็นจริงด้วยการปรับปรุงอย่างต่อเนื่องของเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์ที่ใช้พลังงานสูงสนามแอปพลิเคชันจะเร่งการขยายตัวและจะมีผลกระทบอย่างลึกซึ้งต่อการเติบโตทางเศรษฐกิจ

รูปที่ 1: การเปรียบเทียบความส่องสว่างและกฎของมัวร์ของเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์พลังงานสูงของมัวร์

เลเซอร์โซลิดสเตตแบบไดโอดและเลเซอร์ไฟเบอร์

ความก้าวหน้าในเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์ที่ใช้พลังงานสูงยังนำไปสู่การพัฒนาเทคโนโลยีเลเซอร์ดาวน์สตรีมโดยที่เลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์มักใช้เพื่อกระตุ้น (ปั๊ม) คริสตัลเจือ (เลเซอร์โซลิดสเตต

แม้ว่าเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์จะให้พลังงานเลเซอร์ที่มีประสิทธิภาพขนาดเล็กและราคาถูก แต่พวกเขายังมีข้อ จำกัด สำคัญสองประการ: พวกเขาไม่ได้เก็บพลังงานและความสว่างของพวกเขามี จำกัด โดยทั่วไปแอปพลิเคชันจำนวนมากต้องการเลเซอร์ที่มีประโยชน์สองตัว หนึ่งใช้ในการแปลงกระแสไฟฟ้าเป็นการปล่อยเลเซอร์และอื่น ๆ ใช้เพื่อเพิ่มความสว่างของการปล่อยมลพิษนั้น

เลเซอร์โซลิดสเตตแบบไดโอด
ในช่วงปลายทศวรรษ 1980 การใช้เลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์เพื่อปั๊มเลเซอร์โซลิดสเตตเริ่มได้รับผลประโยชน์เชิงพาณิชย์อย่างมีนัยสำคัญ เลเซอร์โซลิดสเตต (DPSSL) ลดขนาดและความซับซ้อนของระบบการจัดการความร้อนอย่างมาก (ส่วนใหญ่จะเป็นตัวคูลเลอร์) และโมดูลรับซึ่งในอดีตได้ใช้หลอดอาร์คในการปั๊มผลึกเลเซอร์โซลิดสเตต

ความยาวคลื่นของเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์ถูกเลือกขึ้นอยู่กับการทับซ้อนของลักษณะการดูดซับสเปกตรัมด้วยตัวกลางที่ได้รับของเลเซอร์โซลิดสเตตซึ่งสามารถลดภาระความร้อนได้อย่างมีนัยสำคัญเมื่อเทียบกับสเปกตรัมการปล่อยคลื่นกว้างของหลอดอาร์ค เมื่อพิจารณาถึงความนิยมของเลเซอร์ที่เจือด้วยนีโอไดเมียมที่เปล่งแสง 1064nm เลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์ 808nm ได้กลายเป็นผลิตภัณฑ์ที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดในการผลิตเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์มานานกว่า 20 ปี

ประสิทธิภาพการสูบฉีดไดโอดที่ได้รับการปรับปรุงของรุ่นที่สองนั้นเกิดขึ้นได้จากความสว่างที่เพิ่มขึ้นของเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์หลายโหมดและความสามารถในการรักษาเสถียรภาพของ linewidths การปล่อยมลพิษแคบ ๆ ลักษณะการดูดซับสเปกตรัมที่อ่อนแอและแคบประมาณ 880nm ได้กระตุ้นความสนใจอย่างมากในไดโอดปั๊มความสว่างสูงที่มีความเสถียรทางสเปกตรัม เลเซอร์ประสิทธิภาพที่สูงขึ้นเหล่านี้ทำให้สามารถปั๊ม neodymium โดยตรงที่ระดับเลเซอร์บนของ 4F3/2 ลดการขาดควอนตัมและปรับปรุงการสกัดโหมดพื้นฐานที่พลังงานเฉลี่ยสูงกว่าซึ่งอาจถูก จำกัด ด้วยเลนส์ความร้อน

ในช่วงต้นทศวรรษที่สองของศตวรรษนี้เราได้เห็นการเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญในเลเซอร์โหมดการขนส่งเดี่ยว 1064nm เลเซอร์เช่นเดียวกับเลเซอร์แปลงความถี่ที่ทำงานในความยาวคลื่นที่มองเห็นและอัลตราไวโอเลต ด้วยอายุการใช้งานที่ยาวนานของ ND: YAG และ ND: YVO4 การดำเนินการ DPSSL Q-switched เหล่านี้ให้พลังงานพัลส์สูงและพลังงานสูงสุดทำให้เหมาะสำหรับการประมวลผลวัสดุระเหยและการประยุกต์ใช้ micromachining ความแม่นยำสูง