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, लेजर डायोड(लेजर डायोड ड्राइवर) पारंपरिक प्रौद्योगिकियों को प्रतिस्थापित करना जारी रखेगा, जिससे चीजों को बनाने का तरीका बदल जाएगा और नई चीजों के विकास को सक्षम बनाया जा सकेगा। उच्च-शक्ति अर्धचालक लेजर में महत्वपूर्ण सुधारों की समझ भी सीमित है। अर्धचालकों के माध्यम से इलेक्ट्रॉनों को लेजर में परिवर्तित करने का प्रदर्शन पहली बार 1962 में किया गया था, और इसके बाद कई प्रकार की पूरक प्रगति हुई, जिससे इलेक्ट्रॉनों को उच्च-उत्पादकता वाले लेजर में परिवर्तित करने में भारी प्रगति हुई। इन प्रगतियों ने ऑप्टिकल स्टोरेज से लेकर ऑप्टिकल नेटवर्किंग से लेकर औद्योगिक क्षेत्रों की एक विस्तृत श्रृंखला तक महत्वपूर्ण अनुप्रयोगों का समर्थन किया है।

इन प्रगतियों और उनकी संचयी प्रगति की समीक्षा अर्थव्यवस्था के कई क्षेत्रों में और भी अधिक व्यापक प्रभाव की संभावना पर प्रकाश डालती है। वास्तव में, उच्च-शक्ति अर्धचालक लेजर के निरंतर सुधार के साथ, इसके अनुप्रयोग क्षेत्र के विस्तार में तेजी आएगी, 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 लेजर औरफाइबर लेजर

हाई-पावर सेमीकंडक्टर लेजर में प्रगति ने डाउनस्ट्रीम लेजर तकनीक के विकास को भी जन्म दिया है, जहां सेमीकंडक्टर लेजर का उपयोग आमतौर पर डोप्ड क्रिस्टल (डायोड-पंप सॉलिड-स्टेट लेजर) या डोप्ड फाइबर (फाइबर लेजर) को उत्तेजित (पंप) करने के लिए किया जाता है।

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

डायोड-पंप ठोस-अवस्था लेजर।
1980 के दशक के उत्तरार्ध में, सॉलिड-स्टेट लेज़रों को पंप करने के लिए सेमीकंडक्टर लेज़रों के उपयोग ने महत्वपूर्ण व्यावसायिक रुचि हासिल करना शुरू कर दिया। डायोड-पंप सॉलिड-स्टेट लेजर (डीपीएसएसएल) नाटकीय रूप से थर्मल प्रबंधन प्रणालियों (मुख्य रूप से चक्र कूलर) के आकार और जटिलता को कम करते हैं और मॉड्यूल प्राप्त करते हैं, जो ऐतिहासिक रूप से सॉलिड-स्टेट लेजर क्रिस्टल को पंप करने के लिए आर्क लैंप का उपयोग करते हैं।

सेमीकंडक्टर लेजर की तरंग दैर्ध्य का चयन सॉलिड-स्टेट लेजर 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 थर्मल लोड को काफी कम कर सकता है। 1064nm तरंग दैर्ध्य उत्सर्जित करने वाले नियोडिमियम-डॉप्ड लेजर की लोकप्रियता को ध्यान में रखते हुए, 808nm सेमीकंडक्टर लेजर 20 से अधिक वर्षों से सेमीकंडक्टर लेजर उत्पादन में सबसे अधिक उत्पादक उत्पाद बन गया है।

दूसरी पीढ़ी की बेहतर डायोड पंपिंग दक्षता मल्टी-मोड सेमीकंडक्टर लेजर की बढ़ी हुई चमक और 2000 के दशक के मध्य में बल्क ब्रैग ग्रेटिंग्स (वीबीजीएस) का उपयोग करके संकीर्ण उत्सर्जन लाइनविड्थ को स्थिर करने की क्षमता से संभव हुई थी। लगभग 880एनएम की कमजोर और संकीर्ण वर्णक्रमीय अवशोषण विशेषताओं ने वर्णक्रमीय रूप से स्थिर उच्च चमक पंप डायोड में बहुत रुचि पैदा की है। ये उच्च प्रदर्शन लेज़र 4F3/2 के ऊपरी लेज़र स्तर पर सीधे नियोडिमियम को पंप करना संभव बनाते हैं, जिससे क्वांटम घाटे को कम किया जाता है और इस तरह उच्च औसत शक्ति पर मौलिक मोड निष्कर्षण में सुधार होता है, जो अन्यथा थर्मल लेंस द्वारा सीमित होता।

इस सदी के शुरुआती दूसरे दशक तक, हम एकल-अनुप्रस्थ मोड 1064एनएम लेज़रों के साथ-साथ दृश्य और पराबैंगनी तरंग दैर्ध्य में काम करने वाले उनके आवृत्ति रूपांतरण लेज़रों में एक महत्वपूर्ण शक्ति वृद्धि देख रहे थे। एनडी: वाईएजी और एनडी: वाईवीओ4 के लंबे ऊपरी ऊर्जा जीवनकाल को देखते हुए, ये डीपीएसएसएल क्यू-स्विच्ड ऑपरेशन उच्च पल्स ऊर्जा और चरम शक्ति प्रदान करते हैं, जो उन्हें एब्लेटिव सामग्री प्रसंस्करण और उच्च-परिशुद्धता माइक्रोमैकेनिंग अनुप्रयोगों के लिए आदर्श बनाते हैं।