उच्च शक्ति अर्धचालक लेजर विकास भाग एक का अवलोकन

उच्च शक्ति का अवलोकनअर्धचालक लेजरविकास भाग एक

जैसे-जैसे कार्यकुशलता और शक्ति में सुधार जारी है, लेज़र डायोड(लेजर डायोड ड्राइवर) पारंपरिक तकनीकों की जगह लेना जारी रखेंगे, जिससे चीजों को बनाने का तरीका बदल जाएगा और नई चीजों के विकास को सक्षम बनाया जा सकेगा। उच्च शक्ति वाले अर्धचालक लेज़रों में महत्वपूर्ण सुधारों की समझ भी सीमित है। अर्धचालकों के माध्यम से इलेक्ट्रॉनों को लेज़रों में बदलने का प्रदर्शन पहली बार 1962 में किया गया था, और इसके बाद कई तरह की पूरक प्रगति हुई जिसने इलेक्ट्रॉनों को उच्च उत्पादकता वाले लेज़रों में बदलने में भारी प्रगति की है। इन प्रगति ने ऑप्टिकल स्टोरेज से लेकर ऑप्टिकल नेटवर्किंग तक और 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 और व्यापक प्रभाव की संभावना को उजागर करती है। वास्तव में, उच्च-शक्ति अर्धचालक लेज़रों के निरंतर सुधार के साथ, इसके अनुप्रयोग क्षेत्र में 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 लेज़र औरफाइबर लेजर

उच्च-शक्ति 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।

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

डायोड-पम्पित ठोस-अवस्था लेज़र.
1980 के दशक के उत्तरार्ध में, सॉलिड-स्टेट लेजर को पंप करने के लिए सेमीकंडक्टर लेजर के उपयोग ने महत्वपूर्ण व्यावसायिक रुचि प्राप्त करना शुरू कर दिया। डायोड-पंप्ड सॉलिड-स्टेट लेजर (DPSSL) थर्मल मैनेजमेंट सिस्टम (मुख्य रूप से साइकिल कूलर) और गेन मॉड्यूल के आकार और जटिलता को नाटकीय रूप से कम करते हैं, जो ऐतिहासिक रूप से सॉलिड-स्टेट लेजर क्रिस्टल को पंप करने के लिए आर्क लैंप का उपयोग करते हैं।

सेमीकंडक्टर लेजर की तरंगदैर्घ्य का चयन ठोस अवस्था वाले 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 तरंगदैर्घ्य उत्सर्जित करने वाले नियोडिमियम-डोप्ड लेजर की लोकप्रियता को देखते 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 ग्रेटिंग (VBGS) का उपयोग करके संकीर्ण उत्सर्जन लाइनविड्थ को स्थिर करने की क्षमता द्वारा संभव हुई। लगभग 880nm 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 वाले लेजर 4F3/2 के ऊपरी लेजर स्तर पर सीधे नियोडिमियम को पंप करना संभव बनाते हैं, जिससे क्वांटम घाटे में कमी आती 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 दूसरे दशक की शुरुआत में, हम सिंगल-ट्रांसवर्स मोड 1064nm लेज़रों में उल्लेखनीय शक्ति वृद्धि देख रहे थे, साथ ही दृश्यमान और पराबैंगनी तरंगदैर्ध्य में संचालित होने वाले उनके आवृत्ति रूपांतरण लेज़र भी। Nd: YAG और Nd: YVO4 के लंबे ऊपरी ऊर्जा जीवनकाल को देखते हुए, ये DPSSL Q-स्विच्ड ऑपरेशन उच्च पल्स ऊर्जा और पीक पावर प्रदान करते हैं, जो उन्हें एब्लेटिव मटेरियल प्रोसेसिंग और उच्च-सटीक माइक्रोमशीनिंग अनुप्रयोगों के लिए आदर्श बनाता है।