ഹൈ പവർ അർദ്ധചാലക ലേസർ വികസനം ഭാഗം ഒന്ന് അവലോകനം

ഉയർന്ന ശക്തിയുടെ അവലോകനംഅർദ്ധചാലക ലേസർവികസന ഭാഗം ഒന്ന്

കാര്യക്ഷമതയും ശക്തിയും മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നത് തുടരുമ്പോൾ, ലേസർ ഡയോഡുകൾ(ലേസർ ഡയോഡുകൾ ഡ്രൈവർ) പരമ്പരാഗത സാങ്കേതികവിദ്യകൾ മാറ്റിസ്ഥാപിക്കുന്നത് തുടരും, അതുവഴി കാര്യങ്ങൾ നിർമ്മിക്കുന്ന രീതി മാറ്റുകയും പുതിയ കാര്യങ്ങൾ വികസിപ്പിക്കുകയും ചെയ്യും. ഉയർന്ന പവർ അർദ്ധചാലക ലേസറുകളിലെ കാര്യമായ മെച്ചപ്പെടുത്തലുകളെക്കുറിച്ചുള്ള ധാരണയും പരിമിതമാണ്. അർദ്ധചാലകങ്ങൾ വഴി ഇലക്ട്രോണുകളെ ലേസറുകളാക്കി മാറ്റുന്നത് 1962-ൽ ആദ്യമായി പ്രദർശിപ്പിച്ചു, കൂടാതെ ഇലക്ട്രോണുകളെ ഉയർന്ന ഉൽപ്പാദനക്ഷമതയുള്ള ലേസറുകളാക്കി മാറ്റുന്നതിൽ വൻ മുന്നേറ്റത്തിന് കാരണമായ പൂരക മുന്നേറ്റങ്ങളുടെ വൈവിധ്യമാർന്ന പുരോഗതി ഉണ്ടായി. ഈ മുന്നേറ്റങ്ങൾ ഒപ്റ്റിക്കൽ സ്റ്റോറേജ് മുതൽ ഒപ്റ്റിക്കൽ നെറ്റ്‌വർക്കിംഗ്, വ്യാവസായിക മേഖലകളുടെ വിശാലമായ ശ്രേണി വരെയുള്ള പ്രധാനപ്പെട്ട ആപ്ലിക്കേഷനുകളെ പിന്തുണച്ചിട്ടുണ്ട്.

ഈ മുന്നേറ്റങ്ങളുടെയും അവയുടെ സഞ്ചിത പുരോഗതിയുടെയും അവലോകനം സമ്പദ്‌വ്യവസ്ഥയുടെ പല മേഖലകളിലും ഇതിലും വലിയതും വ്യാപകവുമായ സ്വാധീനത്തിനുള്ള സാധ്യതയെ എടുത്തുകാണിക്കുന്നു. വാസ്തവത്തിൽ, ഉയർന്ന പവർ അർദ്ധചാലക ലേസറുകളുടെ തുടർച്ചയായ മെച്ചപ്പെടുത്തലിനൊപ്പം, അതിൻ്റെ ആപ്ലിക്കേഷൻ ഫീൽഡ് വിപുലീകരണത്തെ ത്വരിതപ്പെടുത്തുകയും സാമ്പത്തിക വളർച്ചയിൽ ആഴത്തിലുള്ള സ്വാധീനം ചെലുത്തുകയും ചെയ്യും.

ചിത്രം 1: ലുമിനൻസിൻ്റെ താരതമ്യവും ഹൈ പവർ അർദ്ധചാലക ലേസറുകളുടെ മൂറിൻ്റെ നിയമവും

ഡയോഡ് പമ്പ് ചെയ്ത സോളിഡ്-സ്റ്റേറ്റ് ലേസറുകളുംഫൈബർ ലേസറുകൾ

ഹൈ-പവർ അർദ്ധചാലക ലേസറുകളുടെ പുരോഗതിയും ഡൗൺസ്ട്രീം ലേസർ സാങ്കേതികവിദ്യയുടെ വികാസത്തിലേക്ക് നയിച്ചു, അവിടെ അർദ്ധചാലക ലേസറുകൾ സാധാരണയായി ഡോപ്പ് ചെയ്ത ക്രിസ്റ്റലുകൾ (ഡയോഡ്-പമ്പ്ഡ് സോളിഡ്-സ്റ്റേറ്റ് ലേസറുകൾ) അല്ലെങ്കിൽ ഡോപ്ഡ് ഫൈബറുകൾ (ഫൈബർ ലേസർ) ഉത്തേജിപ്പിക്കാൻ (പമ്പ്) ഉപയോഗിക്കുന്നു.

അർദ്ധചാലക ലേസറുകൾ കാര്യക്ഷമവും ചെറുതും ചെലവു കുറഞ്ഞതുമായ ലേസർ ഊർജ്ജം പ്രദാനം ചെയ്യുന്നുവെങ്കിലും അവയ്ക്ക് രണ്ട് പ്രധാന പരിമിതികളുണ്ട്: അവ ഊർജ്ജം സംഭരിക്കുന്നില്ല, അവയുടെ തെളിച്ചം പരിമിതമാണ്. അടിസ്ഥാനപരമായി, പല ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്കും രണ്ട് ഉപയോഗപ്രദമായ ലേസറുകൾ ആവശ്യമാണ്; ഒന്ന് വൈദ്യുതിയെ ലേസർ എമിഷനാക്കി മാറ്റാൻ ഉപയോഗിക്കുന്നു, മറ്റൊന്ന് ആ ഉദ്വമനത്തിൻ്റെ തെളിച്ചം വർദ്ധിപ്പിക്കാൻ ഉപയോഗിക്കുന്നു.

ഡയോഡ്-പമ്പ് ചെയ്ത സോളിഡ്-സ്റ്റേറ്റ് ലേസറുകൾ.
1980-കളുടെ അവസാനത്തിൽ, സോളിഡ്-സ്റ്റേറ്റ് ലേസറുകൾ പമ്പ് ചെയ്യുന്നതിനായി അർദ്ധചാലക ലേസറുകളുടെ ഉപയോഗം ഗണ്യമായ വാണിജ്യ താൽപ്പര്യം നേടാൻ തുടങ്ങി. ഡയോഡ് പമ്പ് ചെയ്ത സോളിഡ്-സ്റ്റേറ്റ് ലേസറുകൾ (DPSSL) തെർമൽ മാനേജ്‌മെൻ്റ് സിസ്റ്റങ്ങളുടെ (പ്രാഥമികമായി സൈക്കിൾ കൂളറുകൾ) വലിപ്പവും സങ്കീർണ്ണതയും ഗണ്യമായി കുറയ്ക്കുകയും സോളിഡ്-സ്റ്റേറ്റ് ലേസർ ക്രിസ്റ്റലുകൾ പമ്പ് ചെയ്യാൻ ചരിത്രപരമായി ആർക്ക് ലാമ്പുകൾ ഉപയോഗിച്ചിരുന്ന മൊഡ്യൂളുകൾ നേടുകയും ചെയ്യുന്നു.

അർദ്ധചാലക ലേസറിൻ്റെ തരംഗദൈർഘ്യം സോളിഡ്-സ്റ്റേറ്റ് ലേസറിൻ്റെ ഗെയിൻ മീഡിയം ഉപയോഗിച്ച് സ്പെക്ട്രൽ ആഗിരണം സ്വഭാവസവിശേഷതകളുടെ ഓവർലാപ്പ് അടിസ്ഥാനമാക്കിയാണ് തിരഞ്ഞെടുക്കുന്നത്, ഇത് ആർക്ക് ലാമ്പിൻ്റെ വൈഡ്ബാൻഡ് എമിഷൻ സ്പെക്ട്രവുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ താപ ലോഡ് ഗണ്യമായി കുറയ്ക്കും. 1064nm തരംഗദൈർഘ്യം പുറപ്പെടുവിക്കുന്ന നിയോഡൈമിയം-ഡോപ്പഡ് ലേസറുകളുടെ ജനപ്രീതി കണക്കിലെടുക്കുമ്പോൾ, 808nm അർദ്ധചാലക ലേസർ, 20 വർഷത്തിലേറെയായി അർദ്ധചാലക ലേസർ ഉൽപാദനത്തിലെ ഏറ്റവും ഉൽപ്പാദനക്ഷമതയുള്ള ഉൽപ്പന്നമായി മാറി.

2000-കളുടെ മധ്യത്തിൽ മൾട്ടി-മോഡ് അർദ്ധചാലക ലേസറുകളുടെ വർദ്ധിച്ച തെളിച്ചവും ബൾക്ക് ബ്രാഗ് ഗ്രേറ്റിംഗുകൾ (VBGS) ഉപയോഗിച്ച് ഇടുങ്ങിയ എമിഷൻ ലൈൻവിഡ്ത്ത് സ്ഥിരപ്പെടുത്താനുള്ള കഴിവും രണ്ടാം തലമുറയുടെ മെച്ചപ്പെട്ട ഡയോഡ് പമ്പിംഗ് കാര്യക്ഷമത സാധ്യമാക്കി. 880nm ൻ്റെ ദുർബലവും ഇടുങ്ങിയതുമായ സ്പെക്ട്രൽ ആഗിരണം സവിശേഷതകൾ സ്പെക്ട്രലി സ്ഥിരതയുള്ള ഉയർന്ന തെളിച്ചമുള്ള പമ്പ് ഡയോഡുകളിൽ വലിയ താൽപ്പര്യം ഉണർത്തി. ഉയർന്ന പ്രവർത്തനക്ഷമതയുള്ള ഈ ലേസറുകൾ 4F3/2 ൻ്റെ മുകളിലെ ലേസർ ലെവലിൽ നേരിട്ട് നിയോഡൈമിയം പമ്പ് ചെയ്യുന്നത് സാധ്യമാക്കുന്നു, ക്വാണ്ടം കമ്മി കുറയ്ക്കുകയും അതുവഴി ഉയർന്ന ശരാശരി ശക്തിയിൽ അടിസ്ഥാന മോഡ് എക്സ്ട്രാക്ഷൻ മെച്ചപ്പെടുത്തുകയും ചെയ്യുന്നു, അല്ലാത്തപക്ഷം ഇത് തെർമൽ ലെൻസുകളാൽ പരിമിതപ്പെടുത്തും.

ഈ നൂറ്റാണ്ടിൻ്റെ രണ്ടാം ദശകത്തിൻ്റെ തുടക്കത്തിൽ, സിംഗിൾ-ട്രാൻസ്‌വേർസ് മോഡ് 1064nm ലേസറുകളിലും അതുപോലെ ദൃശ്യപരവും അൾട്രാവയലറ്റ് തരംഗദൈർഘ്യത്തിൽ പ്രവർത്തിക്കുന്ന അവയുടെ ഫ്രീക്വൻസി കൺവേർഷൻ ലേസറുകളും ഗണ്യമായി വർദ്ധിക്കുന്നതിന് ഞങ്ങൾ സാക്ഷ്യം വഹിച്ചു. Nd: YAG, Nd: YVO4 എന്നിവയുടെ ദൈർഘ്യമേറിയ ഉയർന്ന ഊർജ്ജ ആയുസ്സ് കണക്കിലെടുക്കുമ്പോൾ, ഈ DPSSL Q-സ്വിച്ച് ചെയ്ത പ്രവർത്തനങ്ങൾ ഉയർന്ന പൾസ് ഊർജ്ജവും പീക്ക് പവറും നൽകുന്നു, ഇത് അബ്ലേറ്റീവ് മെറ്റീരിയൽ പ്രോസസ്സിംഗിനും ഉയർന്ന കൃത്യതയുള്ള മൈക്രോമച്ചിംഗ് ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്കും അനുയോജ്യമാക്കുന്നു.