Aperçu de la puissance élevéelaser à semi-conducteurdéveloppement première partie
À mesure que l'efficacité et la puissance continuent de s'améliorer, les diodes laser(pilote de diodes laser) continuera à remplacer les technologies traditionnelles, modifiant ainsi la façon dont les choses sont fabriquées et permettant le développement de nouvelles choses.La compréhension des améliorations significatives apportées aux lasers à semi-conducteurs de haute puissance est également limitée.La conversion d'électrons en lasers via des semi-conducteurs a été démontrée pour la première fois en 1962, et une grande variété de progrès complémentaires ont suivi, qui ont conduit à d'énormes progrès dans la conversion d'électrons en lasers à haute productivité.Ces avancées ont pris en charge des applications importantes, du stockage optique aux réseaux optiques, dans un large éventail de domaines industriels.
Un examen de ces avancées et de leurs progrès cumulés met en évidence le potentiel d’un impact encore plus important et plus généralisé dans de nombreux domaines de l’économie.En fait, avec l’amélioration continue des lasers à semi-conducteurs de haute puissance, son domaine d’application accélérera son expansion et aura un impact profond sur la croissance économique.
Figure 1 : Comparaison de la luminance et de la loi de Moore des lasers à semi-conducteurs de haute puissance
Lasers à semi-conducteurs pompés par diodes etlasers à fibre
Les progrès des lasers à semi-conducteurs de haute puissance ont également conduit au développement de la technologie laser en aval, dans laquelle les lasers à semi-conducteurs sont généralement utilisés pour exciter (pomper) des cristaux dopés (lasers à solide pompés par diode) ou des fibres dopées (lasers à fibre).
Bien que les lasers à semi-conducteurs fournissent une énergie laser efficace, petite et peu coûteuse, ils présentent également deux limitations clés : ils ne stockent pas d’énergie et leur luminosité est limitée.Fondamentalement, de nombreuses applications nécessitent deux lasers utiles ;L’un est utilisé pour convertir l’électricité en une émission laser et l’autre pour améliorer la luminosité de cette émission.
Lasers à semi-conducteurs pompés par diode.
À la fin des années 1980, l’utilisation de lasers à semi-conducteurs pour pomper des lasers à solide a commencé à susciter un intérêt commercial considérable.Les lasers à semi-conducteurs pompés par diode (DPSSL) réduisent considérablement la taille et la complexité des systèmes de gestion thermique (principalement des refroidisseurs à cycle) et des modules de gain, qui utilisaient historiquement des lampes à arc pour pomper des cristaux laser à semi-conducteurs.
La longueur d'onde du laser à semi-conducteur est sélectionnée sur la base du chevauchement des caractéristiques d'absorption spectrale avec le milieu de gain du laser à semi-conducteur, ce qui peut réduire considérablement la charge thermique par rapport au spectre d'émission à large bande de la lampe à arc.Compte tenu de la popularité des lasers dopés au néodyme émettant une longueur d’onde de 1 064 nm, le laser à semi-conducteur de 808 nm est devenu le produit le plus productif dans la production de lasers à semi-conducteur depuis plus de 20 ans.
L'efficacité améliorée du pompage des diodes de la deuxième génération a été rendue possible par la luminosité accrue des lasers à semi-conducteurs multimodes et par la capacité de stabiliser des largeurs de raies d'émission étroites à l'aide de réseaux de Bragg en vrac (VBGS) au milieu des années 2000.Les caractéristiques d’absorption spectrale faibles et étroites d’environ 880 nm ont suscité un grand intérêt pour les diodes de pompe à haute luminosité spectralement stables.Ces lasers plus performants permettent de pomper le néodyme directement au niveau laser supérieur de 4F3/2, réduisant ainsi les déficits quantiques et améliorant ainsi l'extraction du mode fondamental à une puissance moyenne plus élevée, qui serait autrement limitée par les lentilles thermiques.
Au début de la deuxième décennie de ce siècle, nous avons assisté à une augmentation significative de la puissance des lasers à mode transversal unique de 1 064 nm, ainsi que de leurs lasers à conversion de fréquence fonctionnant dans les longueurs d'onde du visible et de l'ultraviolet.Compte tenu de la longue durée de vie énergétique supérieure de Nd:YAG et Nd:YVO4, ces opérations à commutation Q DPSSL fournissent une énergie d'impulsion et une puissance de crête élevées, ce qui les rend idéales pour le traitement de matériaux ablatifs et les applications de micro-usinage de haute précision.
Heure de publication : 06 novembre 2023