उच्च शक्ति अर्धचालक लेजर विकास भाग एक का अवलोकन

उच्च शक्ति का अवलोकनअर्धचालक लेजरविकास भाग एक

जैसा कि दक्षता और शक्ति में सुधार जारी है, लेजर डायोड (लेजर डायोड ड्राइवर) पारंपरिक प्रौद्योगिकियों को बदलना जारी रखेगा, जिससे चीजों को बनाया जाता है और नई चीजों के विकास को सक्षम किया जाता है। उच्च-शक्ति सेमीकंडक्टर लेज़रों में महत्वपूर्ण सुधारों की समझ भी सीमित है। सेमीकंडक्टर्स के माध्यम से लेजर में इलेक्ट्रॉनों के रूपांतरण को पहली बार 1962 में प्रदर्शित किया गया था, और पूरक अग्रिमों की एक विस्तृत विविधता का पालन किया गया है, जिन्होंने इलेक्ट्रॉनों के उच्च-उत्पादकता लेज़रों में रूपांतरण में भारी प्रगति को संचालित किया है। इन अग्रिमों ने ऑप्टिकल स्टोरेज से ऑप्टिकल नेटवर्किंग से लेकर औद्योगिक क्षेत्रों की एक विस्तृत श्रृंखला तक महत्वपूर्ण अनुप्रयोगों का समर्थन किया है।

इन अग्रिमों और उनकी संचयी प्रगति की समीक्षा अर्थव्यवस्था के कई क्षेत्रों में और भी अधिक व्यापक प्रभाव की क्षमता पर प्रकाश डालती है। वास्तव में, उच्च-शक्ति सेमीकंडक्टर लेज़रों के निरंतर सुधार के साथ, इसके आवेदन क्षेत्र में विस्तार में तेजी आएगी, और आर्थिक विकास पर गहरा प्रभाव पड़ेगा।

चित्रा 1: उच्च शक्ति सेमीकंडक्टर लेज़रों के ल्यूमिनेंस और मूर के नियम की तुलना

डायोड-पंपेड सॉलिड-स्टेट लेज़रों औरफाइबर लेजर

उच्च-शक्ति सेमीकंडक्टर लेजर में अग्रिमों ने भी डाउनस्ट्रीम लेजर तकनीक के विकास का नेतृत्व किया है, जहां अर्धचालक लेजर आमतौर पर डोपेड क्रिस्टल (डायोड-पंप सॉलिड-स्टेट लेजर) या डोपेड फाइबर (फाइबर लेजर) को उत्तेजित करने के लिए उपयोग किया जाता है।

यद्यपि सेमीकंडक्टर लेजर कुशल, छोटे और कम लागत वाली लेजर ऊर्जा प्रदान करते हैं, उनकी दो प्रमुख सीमाएं भी हैं: वे ऊर्जा को स्टोर नहीं करते हैं और उनकी चमक सीमित है। मूल रूप से, कई अनुप्रयोगों को दो उपयोगी लेज़रों 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-पंप सॉलिड-स्टेट लेज़रों।
1980 के दशक के उत्तरार्ध में, ठोस-राज्य लेज़रों को पंप करने के लिए अर्धचालक लेज़रों के उपयोग ने महत्वपूर्ण व्यावसायिक हित प्राप्त करना शुरू कर दिया। डायोड-पंपेड सॉलिड-स्टेट लेजर (डीपीएसएसएल) नाटकीय रूप से थर्मल मैनेजमेंट सिस्टम (मुख्य रूप से साइकिल कूलर) के आकार और जटिलता को कम करते हैं और मॉड्यूल प्राप्त करते हैं, जो ऐतिहासिक रूप से ठोस-राज्य लेजर क्रिस्टल को पंप करने के लिए आर्क लैंप का उपयोग करते हैं।

अर्धचालक लेजर की तरंग दैर्ध्य को ठोस-राज्य लेजर के लाभ माध्यम के साथ वर्णक्रमीय अवशोषण विशेषताओं के ओवरलैप के आधार पर चुना जाता है, जो एआरसी लैंप के वाइडबैंड उत्सर्जन स्पेक्ट्रम की तुलना में थर्मल लोड को काफी कम कर सकता है। 1064nm तरंग दैर्ध्य का उत्सर्जन करने वाले Neodymium-doped लेज़रों की लोकप्रियता को ध्यान में रखते हुए, 808nm सेमीकंडक्टर लेजर 20 से अधिक वर्षों के लिए अर्धचालक लेजर उत्पादन में सबसे अधिक उत्पादक उत्पाद बन गया है।

दूसरी पीढ़ी की बेहतर डायोड पंपिंग दक्षता को मल्टी-मोड सेमीकंडक्टर लेज़रों की बढ़ी हुई चमक और 2000 के दशक के मध्य में थोक ब्रैग ग्रैटिंग्स (वीबीजी) का उपयोग करके संकीर्ण उत्सर्जन लाइनड्थ्स को स्थिर करने की क्षमता से संभव बनाया गया था। लगभग 880nm के कमजोर और संकीर्ण वर्णक्रमीय अवशोषण विशेषताओं ने स्पेक्ट्रल रूप से स्थिर उच्च चमक पंप डायोड में बहुत रुचि पैदा की है। ये उच्च प्रदर्शन लेजर 4F3/2 के ऊपरी लेजर स्तर पर सीधे नियोडिमियम को पंप करना संभव बनाता है, क्वांटम घाटे को कम करता है और इस तरह उच्च औसत शक्ति पर मौलिक मोड निष्कर्षण में सुधार होता है, जो अन्यथा थर्मल लेंस द्वारा सीमित होगा।

इस सदी के दूसरे दशक तक, हम एकल-ट्रांसवर्स मोड 1064nm लेज़रों में एक महत्वपूर्ण शक्ति वृद्धि देख रहे थे, साथ ही साथ दृश्य और पराबैंगनी तरंग दैर्ध्य में काम करने वाले उनके आवृत्ति रूपांतरण लेजर भी। ND: YAG और ND: YVO4 के लंबे ऊपरी ऊर्जा जीवनकाल को देखते हुए, ये DPSSL Q-Switched संचालन उच्च पल्स ऊर्जा और शिखर शक्ति प्रदान करते हैं, जिससे वे एब्लेटिव सामग्री प्रसंस्करण और उच्च-सटीक माइक्रोमैचिनिंग अनुप्रयोगों के लिए आदर्श बनाते हैं।