نظرة عامة على تطوير أشباه أشباه الموصلات العالية الجزء الأول

نظرة عامة على الطاقة العاليةليزر أشباه الموصلاتالتنمية الجزء الأول

مع استمرار تحسين الكفاءة والطاقة ، الثنائيات بالليزر (سائق الثنائيات بالليزر) سيستمر في استبدال التقنيات التقليدية ، وبالتالي تغيير طريقة صنع الأشياء وتمكين تطوير أشياء جديدة. إن فهم التحسينات الكبيرة في ليزر أشباه الموصلات عالية الطاقة محدود أيضًا. تم عرض تحويل الإلكترونات إلى الليزر عبر أشباه الموصلات لأول مرة في عام 1962 ، وقد اتبعت مجموعة واسعة من التطورات التكميلية التي دفعت التقدم الكبير في تحويل الإلكترونات إلى الليزر عالي الإنتاجية. دعمت هذه التطورات تطبيقات مهمة من التخزين البصري إلى الشبكات البصرية إلى مجموعة واسعة من الحقول الصناعية.

تسلط مراجعة هذه التقدم والتقدم التراكمي الضوء على احتمال وجود تأثير أكبر وأكثر انتشارًا في العديد من مجالات الاقتصاد. في الواقع ، مع التحسين المستمر لليزر أشباه الموصلات عالية الطاقة ، فإن مجال تطبيقه سيسارع التوسع ، وسيكون له تأثير عميق على النمو الاقتصادي.

الشكل 1: مقارنة اللمعان وقانون مور من أشباه الموصلات المرتفعة للسلطة

ليزر الحالة الصلبة المضغوطة الصمام الثنائي وليزر الألياف

أدت التقدم في الليزر أشباه الموصلات عالية الطاقة أيضًا إلى تطوير تكنولوجيا الليزر المصب ، حيث يتم استخدام أشباه أشباه الموصلات عادة لإثارة البلورات (المضخة) المخدر (ليزر الحالة الصلبة المضغوطة بالديود) أو الألياف المخدر (الليزر الألياف).

على الرغم من أن أشباه أشباه الموصلات توفر طاقة ليزر فعالة وصغيرة ومنخفضة التكلفة ، إلا أنها تحتوي أيضًا على قيود رئيسية: لا تخزن الطاقة ويكون سطوعها محدودًا. في الأساس ، تتطلب العديد من التطبيقات ليزر مفيدة ؛ يتم استخدام واحد لتحويل الكهرباء إلى انبعاث ليزر ، ويستخدم الآخر لتعزيز سطوع هذا الانبعاث.

ليزر الحالة الصلبة المضغوطة الصمام الثنائي.
في أواخر الثمانينيات من القرن الماضي ، بدأ استخدام ليزر أشباه الموصلات لضخ ليزر الحالة الصلبة في الحصول على اهتمام تجاري كبير. تقلل ليزر الحالة الصلبة المصبوبة بالثنائي (DPSSL) بشكل كبير من حجم وتعقيد أنظمة الإدارة الحرارية (في المقام الأول مبردات الدراجات) ومكسب وحدات ، والتي استخدمت تاريخيا مصابيح القوس لضخ بلورات ليزر الحالة الصلبة.

يتم اختيار الطول الموجي لليزر أشباه الموصلات استنادًا إلى تداخل خصائص الامتصاص الطيفي مع وسيط كسب ليزر الحالة الصلبة ، والذي يمكن أن يقلل بشكل كبير من الحمل الحراري مقارنة بطيف انبعاث النطاق العريض لمصباح القوس. بالنظر إلى شعبية أشعة الليزر المخدرة النيوديميوم التي تنبعث منها طول موجة 1064nm ، أصبح ليزر أشباه الموصلات 808nm هو المنتج الأكثر إنتاجية في إنتاج ليزر أشباه الموصلات لأكثر من 20 عامًا.

تم تحسين كفاءة ضخ الصمام الثنائي في الجيل الثاني من خلال زيادة سطوع ليزر أشباه الموصلات متعدد الأوضاع والقدرة على تثبيت خطوط الانبعاثات الضيقة باستخدام شبكية Bragg Bragg السائبة (VBGs) في منتصف 2000s. أثارت خصائص الامتصاص الطيفي الضعيفة والضيقة حوالي 880 نانومتر اهتمامًا كبيرًا بتصاريح مضخة السطوع العالية المستقرة بشكل طيفي. تتيح هذه الليزر الأعلى أداءً ضخ النيوديميوم مباشرة على مستوى الليزر العلوي من 4F3/2 ، مما يقلل من العجز الكمي وبالتالي تحسين استخراج الوضع الأساسي عند متوسط ​​الطاقة ، والذي سيكون محدودًا بالعدسات الحرارية.

بحلول أوائل العقد الثاني من هذا القرن ، كنا نشهد زيادة كبيرة في الطاقة في الليزر أحادي الوضع 1064nm ، وكذلك ليزر تحويل الترددات العاملة في أطوال الموجات المرئية والمرئية. بالنظر إلى عمر الطاقة العلوية الطويلة لـ ND: YAG و ND: YVO4 ، توفر عمليات DPSSL Q التي يتم تبديلها طاقة نبض عالية وقوة الذروة ، مما يجعلها مثالية لمعالجة المواد الوهمية وتطبيقات الدقيقة الدقيقة عالية الدقة.