Diodi pumpattu CW: Joustava ja tehokas valonlähdevaihtoehto!

ND-seostettuja kiteitä ja laseja, kuten Nd: YAG (neodyymi: YTTrium-alumiiniarranaatti), on kauan käytetty laservahvistusmateriaaleina. Optisesti pumpattu, ne voivat tuottaa lähtöaallonpituuksia lähellä 1 um, kun taas neodyymifir-käyttöikä tukee sekä jatkuvaa aaltoa että pulssia (Q-kytkennää) toimintaa.

Perinteisissä lasereissa intensiivisten salamalamppujen ja kaarilamppujen lähtö on keskittynyt lieriömäiseen laserkidatankoon vahvistusmoduulin muodostamiseksi. Tämä moduuli asetetaan sitten laserontelon sisään, joka on tyypillisesti useita tuumia pitkä ja rajoittuu korkeat heijastimet ja osittaiset heijastimet tai lähtökytkimet.

Tällä lähestymistavalla on kuitenkin useita haasteita. Ensinnäkin pumpun valo ei ole tehokas, mikä johtuu pääasiassa lampun tehottomuudesta muuntaa sähköenergia pumpun valoksi, samalla kun se tuottaa paljon hyödytöntä lämpöä. Kriittisemmin nämä lamput lähettävät laajakaistasäteilyä näkyvissä ja infrapuna -alueissa, mikä johtaa siihen, että suurin osa valosta ei ole täysin imeytynyt laservahvistuskiteillä, mikä puolestaan pahentaa pumpunmoduulin lämmönmuodostusta. Tätä lämpöä on hävitettävä laserpään vesijäähdyttämisjärjestelmällä, ja tarvitaan monikilowattin virtalähde.

Monissa teollisissa sovelluksissa jatkuvilla kaarilamppuilla on rajoitettu käyttöikä ja ne on vaihdettava 200–600 tunnin välein. Vaihdon aikana onkalon optiikka on usein hienosäädettävä hyvän laserlähtökuvion ylläpitämiseksi. Tämä usein rutiininomainen ylläpito ei vain lisää kustannuksia, vaan voi myös vaikuttaa laserjärjestelmän vakauteen. Lisäksi optinen kohdistus voi ajautua ajan myötä, mikä vaatii säännöllistä uudelleenkalibrointia, edes ottamatta huomioon itse lampun vaihtoa.

Sen sijaanDiodi pumpattu CWeliminoi merkittävästi nämä rajoitukset ja haitat. Neodyymi-seostettujen laserkiteiden absorptio on korkea aallonpituudella 808 ja 880 nm, jotka vastaavat InGAAS-puolijohdelaseridiodien emissioaallonpituuksia. Laseridiodi voi muuntaa sähköenergian tehokkaasti laservaloksi, jota neodymium-seostettu kide absorboi tehokkaasti ja saavuttaa seinämän pistokehokkuuden, joka on useita kertoja korkeampi kuin perinteisissä lamppupumppuisissa laserissa.

Korkean sähkötehokkuuden lisäksiDiodi pumpattu CWtuo myös muita merkittäviä etuja. Matalan lähtötehon takia nämä laserit tuottavat suhteellisen vähän lämpöä vähentäen jäähdytysvaatimuksia. Lisäksi ne saavat aikaan matalan jännitteen virtalähteet, jotka ovat yhteensopivia yksivaiheisilla (110/220 V) viivoilla tai matalajänniteapuohjelmilla joissain laserkoiraustyökaluissa.

Lisäksi puolijohdidiodien kompakti koon vuoksi laserpään kokonaiskoko voidaan vähentää merkittävästi. OEM -valmistajien ja teollisuuskäyttäjien kanssa diodien pitkä käyttöikä vähentää edelleen ylläpito -seisokkeja. Itse asiassa diodien luotettavuuden parantamisen myötä diodipumputetuissa kiinteän tilan lasereissa nämä laserit ovat saavuttaneet monien vuosien ongelmattoman toiminnan.

Laserkiteiden käyttöönoton kannalta diodin pumppaamiseen CW: hen on useita peruslähestymistapoja, mukaan lukien päätypumppu ja sivupumppu. Päätypumpatut laserit tarjoavat korkean suorituskyvyn ja korkealaatuisten lähtöpalkkien stabiilisuuden virta-alueella kymmeniin wattiin, kun taas sivupumppuiset laserit keskittyvät tarjoamaan jopa useita kilowatteja raakavoimaa, vaikka niiden säteen laatu vaarantuu.

Johdannon jälkeenDiodi pumpattu CW, lukuisia laserkiteiden geometriaa on tutkittu vaihtelevalla kaupallisella menestyksellä. Niistä lieriömäiset sauvat, levyt ja ohuet levykiteet ovat tärkeimpiä. Tehon ja moodin vaatimuksista riippuen levy- ja sauvalaserkiteet voidaan suunnitella joko päätypumppuiksi tai sivupumppuiksi, kun taas levykiteet voidaan pumpautua vain. Saannekiteitä hallitsevat yleensä matalan/keskipitkän tehon ja korkean moodin laatusovellukset, kun taas levy- ja levykiteitä käytetään usein suuritehoisissa lasereissa.