მაღალი სიმძლავრის ნახევარგამტარული ლაზერის განვითარების ნაწილის პირველი მიმოხილვა

მაღალი სიმძლავრის მიმოხილვანახევარგამტარული ლაზერიგანვითარების ნაწილი პირველი

ეფექტურობისა და სიმძლავრის გაუმჯობესებასთან ერთად, ლაზერული დიოდები (ლაზერული დიოდების დრაივერი) გააგრძელებს ტრადიციული ტექნოლოგიების ჩანაცვლებას, რითაც შეიცვლება ნივთების წარმოების გზა და საშუალებას მისცემს ახალი ნივთების განვითარებას. ასევე შეზღუდულია მაღალი სიმძლავრის ნახევარგამტარული ლაზერების მნიშვნელოვანი გაუმჯობესების გაგება. ელექტრონების ლაზერებად გადაქცევა ნახევარგამტარების მეშვეობით პირველად აჩვენეს 1962 წელს და მოჰყვა მრავალი დამატებითი წინსვლა, რამაც გამოიწვია უზარმაზარი მიღწევები ელექტრონების მაღალი პროდუქტიულობის ლაზერებად გადაქცევაში. ამ მიღწევებმა მხარი დაუჭირა მნიშვნელოვან აპლიკაციებს ოპტიკური საცავიდან ოპტიკურ ქსელებამდე ინდუსტრიული სფეროების ფართო სპექტრამდე.

ამ მიღწევებისა და მათი კუმულაციური პროგრესის მიმოხილვა ხაზს უსვამს ეკონომიკის ბევრ სფეროში კიდევ უფრო დიდი და ფართო გავლენის პოტენციალს. სინამდვილეში, მაღალი სიმძლავრის ნახევარგამტარული ლაზერების მუდმივი გაუმჯობესებით, მისი გამოყენების სფერო დააჩქარებს გაფართოებას და ღრმა გავლენას მოახდენს ეკონომიკურ ზრდაზე.

სურათი 1: განათების შედარება და მაღალი სიმძლავრის ნახევარგამტარული ლაზერების მურის კანონი

დიოდით ამოტუმბული მყარ მდგომარეობაში ლაზერები დაბოჭკოვანი ლაზერები

მაღალი სიმძლავრის ნახევარგამტარული ლაზერების მიღწევებმა ასევე განაპირობა ქვედა დინების ლაზერული ტექნოლოგიის განვითარება, სადაც ნახევარგამტარული ლაზერები, როგორც წესი, გამოიყენება დოპირებული კრისტალების (დიოდური ტუმბოს მყარი მდგომარეობის ლაზერები) ან დოპირებული ბოჭკოების (ბოჭკოვანი ლაზერები) გასააქტიურებლად.

მიუხედავად იმისა, რომ ნახევარგამტარული ლაზერები უზრუნველყოფენ ეფექტურ, მცირე და დაბალფასიან ლაზერულ ენერგიას, მათ ასევე აქვთ ორი ძირითადი შეზღუდვა: ისინი არ ინახავენ ენერგიას და მათი სიკაშკაშე შეზღუდულია. ძირითადად, ბევრ აპლიკაციას ორი სასარგებლო ლაზერი სჭირდება; ერთი გამოიყენება ელექტროენერგიის ლაზერულ ემისიად გადაქცევისთვის, ხოლო მეორე გამოიყენება ამ ემისიის სიკაშკაშის გასაძლიერებლად.

დიოდური ტუმბოს მყარი მდგომარეობის ლაზერები.
1980-იანი წლების ბოლოს ნახევარგამტარული ლაზერების გამოყენებამ მყარი მდგომარეობის ლაზერების ტუმბოსთვის დაიწყო მნიშვნელოვანი კომერციული ინტერესი. მყარი მდგომარეობის დიოდური ლაზერები (DPSSL) მკვეთრად ამცირებს თერმული მართვის სისტემების ზომასა და სირთულეს (ძირითადად ციკლური გამაგრილებლები) და იძენს მოდულებს, რომლებიც ისტორიულად იყენებდნენ რკალის ნათურებს მყარი მდგომარეობის ლაზერული კრისტალების გადასატუმბლად.

ნახევარგამტარული ლაზერის ტალღის სიგრძე შეირჩევა სპექტრული შთანთქმის მახასიათებლების გადახურვის საფუძველზე მყარი მდგომარეობის ლაზერის გაზრდის გარემოსთან, რამაც შეიძლება მნიშვნელოვნად შეამციროს თერმული დატვირთვა რკალის ნათურის ფართოზოლოვანი ემისიის სპექტრთან შედარებით. ნეოდიმი დოპირებული ლაზერების პოპულარობის გათვალისწინებით, რომლებიც ასხივებენ 1064 ნმ ტალღის სიგრძეს, 808 ნმ ნახევარგამტარული ლაზერი გახდა ყველაზე პროდუქტიული პროდუქტი ნახევარგამტარული ლაზერის წარმოებაში 20 წელზე მეტი ხნის განმავლობაში.

მეორე თაობის დიოდური ტუმბოს გაუმჯობესებული ეფექტურობა შესაძლებელი გახდა მრავალრეჟიმიანი ნახევარგამტარული ლაზერების სიკაშკაშის და ვიწრო ემისიის ხაზის სიგანის სტაბილიზაციის უნარის წყალობით 2000-იანი წლების შუა ხანებში ბრეგის ბადეების (VBGS) გამოყენებით. სუსტმა და ვიწრო სპექტრულმა შთანთქმის მახასიათებლებმა დაახლოებით 880 ნმ გამოიწვია დიდი ინტერესი სპექტრულად სტაბილური მაღალი სიკაშკაშის ტუმბოს დიოდების მიმართ. ეს უფრო მაღალი ეფექტურობის ლაზერები შესაძლებელს ხდის ნეოდიუმის გადატუმბვას პირდაპირ ლაზერის ზედა დონეზე 4F3/2, ამცირებს კვანტურ დეფიციტს და ამით აუმჯობესებს ფუნდამენტური რეჟიმის ექსტრაქციას უფრო მაღალი საშუალო სიმძლავრით, რაც სხვაგვარად შეიზღუდება თერმული ლინზებით.

ამ საუკუნის მეორე ათწლეულის დასაწყისისთვის ჩვენ მოწმენი ვიყავით ერთჯერადი განივი რეჟიმის 1064 ნმ ლაზერების სიმძლავრის მნიშვნელოვანი ზრდის მოწმენი, ისევე როგორც მათი სიხშირის გარდაქმნის ლაზერები, რომლებიც მუშაობენ ხილულ და ულტრაიისფერ ტალღის სიგრძეებში. Nd: YAG და Nd: YVO4-ის ზემო ენერგეტიკული ხანგრძლივობის გათვალისწინებით, ეს DPSSL Q-შემრთველი ოპერაციები უზრუნველყოფს მაღალი პულსის ენერგიას და პიკს, რაც მათ იდეალურს ხდის მასალის აბლატიური დამუშავებისა და მაღალი სიზუსტის მიკროდამუშავებისთვის.