उच्च शक्ति अर्धचालक लेजर विकास भाग एक का अवलोकन

उच्च शक्ति का अवलोकनअर्धचालक लेजरविकास भाग एक

जैसे-जैसे दक्षता और शक्ति में सुधार जारी है, लेज़र डायोड(लेज़र डायोड ड्राइवर) पारंपरिक तकनीकों का स्थान लेते रहेंगे, जिससे चीज़ों के निर्माण का तरीका बदलेगा और नई चीज़ों का विकास संभव होगा। उच्च-शक्ति अर्धचालक लेज़रों में हुए महत्वपूर्ण सुधारों की समझ भी सीमित है। अर्धचालकों के माध्यम से इलेक्ट्रॉनों का लेज़रों में रूपांतरण पहली बार 1962 में प्रदर्शित किया गया था, और इसके बाद कई पूरक प्रगतियाँ हुईं, जिन्होंने इलेक्ट्रॉनों के उच्च-उत्पादकता वाले लेज़रों में रूपांतरण में भारी प्रगति की। इन प्रगतियों ने ऑप्टिकल स्टोरेज से लेकर ऑप्टिकल नेटवर्किंग और कई औद्योगिक क्षेत्रों में महत्वपूर्ण अनुप्रयोगों को बढ़ावा दिया है।

इन प्रगतियों और उनकी संचयी प्रगति की समीक्षा से अर्थव्यवस्था के कई क्षेत्रों में और भी व्यापक और व्यापक प्रभाव की संभावना उजागर होती है। वास्तव में, उच्च-शक्ति अर्धचालक लेज़रों के निरंतर सुधार के साथ, इसके अनुप्रयोग क्षेत्र का विस्तार तेज़ होगा और आर्थिक विकास पर गहरा प्रभाव पड़ेगा।

चित्र 1: उच्च शक्ति अर्धचालक लेज़रों की चमक और मूर के नियम की तुलना

डायोड-पंप ठोस-अवस्था लेज़र औरफाइबर लेज़रों

उच्च शक्ति वाले अर्धचालक लेज़रों में प्रगति ने डाउनस्ट्रीम लेज़र प्रौद्योगिकी के विकास को भी बढ़ावा दिया है, जहां अर्धचालक लेज़रों का उपयोग आमतौर पर डोप किए गए क्रिस्टल (डायोड-पंप किए गए ठोस-अवस्था लेज़र) या डोप किए गए फाइबर (फाइबर लेज़र) को उत्तेजित (पंप) करने के लिए किया जाता है।

यद्यपि अर्धचालक लेज़र कुशल, छोटी और कम लागत वाली लेज़र ऊर्जा प्रदान करते हैं, फिर भी उनकी दो प्रमुख सीमाएँ हैं: वे ऊर्जा संग्रहीत नहीं करते हैं और उनकी चमक सीमित होती है। मूलतः, कई अनुप्रयोगों में दो उपयोगी लेज़रों की आवश्यकता होती है; एक का उपयोग विद्युत को लेज़र उत्सर्जन में परिवर्तित करने के लिए किया जाता है, और दूसरे का उपयोग उस उत्सर्जन की चमक बढ़ाने के लिए किया जाता है।

डायोड-पम्प ठोस-अवस्था लेज़र.
1980 के दशक के उत्तरार्ध में, ठोस-अवस्था लेज़रों को पंप करने के लिए अर्धचालक लेज़रों के उपयोग ने महत्वपूर्ण व्यावसायिक रुचि प्राप्त करना शुरू कर दिया। डायोड-पंप्ड सॉलिड-स्टेट लेज़र (DPSSL) थर्मल प्रबंधन प्रणालियों (मुख्य रूप से साइकिल कूलर) और गेन मॉड्यूल के आकार और जटिलता को नाटकीय रूप से कम कर देते हैं, जिनमें ऐतिहासिक रूप से सॉलिड-अवस्था लेज़र क्रिस्टलों को पंप करने के लिए आर्क लैंप का उपयोग किया जाता रहा है।

अर्धचालक लेज़र की तरंगदैर्घ्य का चयन ठोस-अवस्था लेज़र के लाभ माध्यम के साथ वर्णक्रमीय अवशोषण विशेषताओं के ओवरलैप के आधार पर किया जाता है, जो आर्क लैंप के वाइडबैंड उत्सर्जन स्पेक्ट्रम की तुलना में तापीय भार को उल्लेखनीय रूप से कम कर सकता है। 1064nm तरंगदैर्घ्य उत्सर्जित करने वाले नियोडिमियम-डोपेड लेज़रों की लोकप्रियता को देखते हुए, 808nm अर्धचालक लेज़र 20 से अधिक वर्षों से अर्धचालक लेज़र उत्पादन में सबसे अधिक उत्पादक उत्पाद बन गया है।

दूसरी पीढ़ी की बेहतर डायोड पंपिंग दक्षता, बहु-मोड अर्धचालक लेज़रों की बढ़ी हुई चमक और 2000 के दशक के मध्य में बल्क ब्रैग ग्रेटिंग्स (VBGS) का उपयोग करके संकीर्ण उत्सर्जन रेखा-चौड़ाई को स्थिर करने की क्षमता के कारण संभव हुई। लगभग 880nm की कमज़ोर और संकीर्ण वर्णक्रमीय अवशोषण विशेषताओं ने वर्णक्रमीय रूप से स्थिर उच्च चमक वाले पंप डायोड में गहरी रुचि जगाई है। ये उच्च प्रदर्शन वाले लेज़र 4F3/2 के ऊपरी लेज़र स्तर पर सीधे नियोडिमियम पंप करना संभव बनाते हैं, जिससे क्वांटम घाटा कम होता है और इस प्रकार उच्च औसत शक्ति पर मूल मोड निष्कर्षण में सुधार होता है, जो अन्यथा थर्मल लेंस द्वारा सीमित होता।

इस सदी के दूसरे दशक के आरंभ तक, हम एकल-अनुप्रस्थ मोड 1064nm लेज़रों, साथ ही दृश्यमान और पराबैंगनी तरंगदैर्ध्य में संचालित होने वाले उनके आवृत्ति रूपांतरण लेज़रों में उल्लेखनीय शक्ति वृद्धि देख रहे थे। Nd: YAG और Nd: YVO4 के लंबे ऊपरी ऊर्जा जीवनकाल को देखते हुए, ये DPSSL Q-स्विच्ड प्रचालन उच्च स्पंद ऊर्जा और अधिकतम शक्ति प्रदान करते हैं, जो उन्हें अपघर्षक पदार्थ प्रसंस्करण और उच्च-परिशुद्धता वाले माइक्रोमशीनिंग अनुप्रयोगों के लिए आदर्श बनाता है।