Diode Pumped CW: En fleksibel og effektiv lyskildeindstilling!

ND-dopede krystaller og briller, såsom ND: YAG (Neodymium: Yttrium aluminium granat) er længe blevet brugt som laserforstærkningsmaterialer. Optisk pumpet kan de producere udgangsbølgelængder tæt på 1 um, mens den ophidsede tilstands levetid for neodymium understøtter både kontinuerlig bølge og pulseret (Q-switched) operation.

I traditionelle lasere fokuseres output fra intense flashlamper og lysbue -lamper på en cylindrisk laserkrystallstang for at danne et forstærkningsmodul. Dette modul placeres derefter inde i laserhulen, som typisk er adskillige centimeter langt og afgrænset af høje reflektorer og delvise reflekser eller udgangskoblinger.

Imidlertid står denne tilgang over for flere udfordringer. For det første er pumpelyset ikke effektivt, hvilket hovedsageligt skyldes lampens ineffektivitet til at konvertere elektrisk energi til pumpelys, mens den genererer en masse ubrugelig varme. Mere kritisk udsender disse lamper bredbåndsstråling i de synlige og infrarøde områder, hvilket resulterer i, at det meste af lyset ikke er fuldt absorberet af laserforstærkningskrystallerne, hvilket igen forværrer varmeproduktionen af pumpemodulet. Denne varme skal spredes med et vandkølingssystem til laserhovedet, og der kræves en multi-kilowatt strømforsyning.

For mange industrielle applikationer har kontinuerlige lysbue -lamper en begrænset levetid og skal udskiftes hver 200 til 600 timer. Under udskiftning skal hulrumsoptikken ofte finjusteres for at opretholde et godt laserudgangsmønster. Denne hyppige rutinemæssige vedligeholdelse øger ikke kun omkostningerne, men kan også påvirke stabiliteten af lasersystemet. Derudover kan den optiske justering køre over tid og kræve regelmæssig rekalibrering, selv uden at overveje udskiftning af selve lampen.

I modsætning hertilDiode pumpet CWeliminerer markant disse begrænsninger og ulemper. Neodymium-dopede laserkrystaller har høj absorption ved bølgelængder på 808 og 880 nm, der matcher emissionens bølgelængder for IngaAs halvlederlaserdioder. Laserdioden kan effektivt konvertere elektrisk energi til laserlys, som effektivt absorberes af de neodym-dopede krystal og opnå en væg-plug-effektivitet, der er flere gange højere end for traditionelle lampepumpede lasere.

Ud over høj elektrisk effektivitet,Diode pumpet CWbringer også andre betydelige fordele. På grund af den lave udgangseffekt genererer disse lasere relativt lidt varme, hvilket reducerer afkølingskrav. Derudover drives de af lavspændingseffektforsyninger, kompatible med enfaset (110/220V) linjer eller lavspændingsværktøjer i nogle lasermaskineværktøjer.

På grund af den kompakte størrelse af halvlederdioderne kan den samlede størrelse af laserhovedet desuden reduceres markant. For OEM'er og industrielle brugere reducerer dioderne lange levetid yderligere vedligeholdelsesnedstop. Faktisk med den kontinuerlige forbedring af diode-pålidelighed i diode-pumpede faststof-lasere har disse lasere opnået mange års problemfri drift.

Med hensyn til introduktionen af laserkrystaller er der adskillige grundlæggende tilgange til diodepumpet CW, herunder slutpumpning og sidepumpning. Slutpumpede lasere giver høj ydeevne og stabilitet af outputstråler af høj kvalitet i strømområdet ned til titusinder af watt, mens sidepumpede lasere fokuserer på at tilvejebringe op til flere kilowatt rå kraft, selvom deres strålekvalitet er kompromitteret.

Siden introduktionen afDiode pumpet CW, adskillige laserkrystallgeometrier er blevet undersøgt med forskellige grader af kommerciel succes. Blandt dem er cylindriske stænger, plader og tynde diskkrystaller de vigtigste. Afhængig af kravene til effekt og tilstand kan plade- og stanglaserkrystaller designes som enten slutpumpet eller sidepumpet, mens diskkrystaller kun kan slutpumpes. Generelt dominerer stangkrystaller lav/medium effekt og højtilstand kvalitetsapplikationer, mens plade- og diskkrystaller ofte bruges i lasere med høj effekt.