Diode Pumped CW: گزینه منبع نور انعطاف پذیر و کارآمد!

کریستال ها و عینک های ND-doped مانند ND: YAG (Neodymium: Yttrium Aluminum Garnet) مدتهاست که به عنوان مواد افزایش لیزر مورد استفاده قرار می گیرند. آنها به صورت نوری پمپاژ می شوند ، آنها می توانند طول موج خروجی نزدیک به 1 میکرومتر را تولید کنند ، در حالی که طول عمر هیجان زده نئودیمیوم هم از موج مداوم و هم از عملکرد پالس (Q-switched) پشتیبانی می کند.

در لیزرهای سنتی ، خروجی لامپ های فلاش شدید و لامپ های قوس در یک میله کریستال لیزر استوانه ای متمرکز شده است تا یک ماژول افزایش را تشکیل دهد. این ماژول سپس در داخل حفره لیزر قرار می گیرد که به طور معمول چندین اینچ طول دارد و توسط بازتاب دهنده های بالا و بازتابنده های جزئی یا جفت کننده های خروجی محدود است.

با این حال ، این رویکرد با چالش های مختلفی روبرو است. اول ، چراغ پمپ کارآمد نیست ، که عمدتا به دلیل ناکارآمدی لامپ در تبدیل انرژی الکتریکی به نور پمپ است ، در حالی که گرمای بی فایده زیادی ایجاد می کند. از نظر انتقادی ، این لامپ ها تابش پهنای باند را در محدوده های مرئی و مادون قرمز ساطع می کنند ، در نتیجه بیشتر نور توسط کریستال های افزایش لیزر به طور کامل جذب نمی شود ، که به نوبه خود تولید گرما ماژول پمپ را تشدید می کند. این گرما باید توسط یک سیستم خنک کننده آب برای سر لیزر از بین برود و منبع تغذیه چند کیلووات مورد نیاز است.

برای بسیاری از کاربردهای صنعتی ، لامپ های قوس مداوم دارای طول عمر محدود هستند و هر 200 تا 600 ساعت باید جایگزین شوند. در حین تعویض ، اپتیک های حفره اغلب برای حفظ الگوی خروجی لیزر خوب نیاز به تنظیم دقیق دارند. این نگهداری روال مکرر نه تنها هزینه ها را افزایش می دهد ، بلکه می تواند بر پایداری سیستم لیزر نیز تأثیر بگذارد. علاوه بر این ، تراز نوری می تواند با گذشت زمان حرکت کند و حتی بدون در نظر گرفتن جایگزینی خود لامپ ، نیاز به مجدداً به ارزیابی مجدد منظم دارد.

در مقابل ،دیود پمپ شده CWبه طور قابل توجهی این محدودیت ها و معایب را از بین می برد. کریستال های لیزر دوپ شده نئودیمیوم در طول موج 808 و 880 نانومتر جذب زیادی دارند که با طول موج انتشار دیودهای لیزر نیمه هادی IngaAS مطابقت دارند. دیود لیزر می تواند به طور موثری انرژی الکتریکی را به نور لیزر تبدیل کند ، که به طور موثری توسط کریستال دوپ شده نئودیمیوم جذب می شود و به یک راندمان دیواری که چندین برابر بیشتر از لیزرهای سنتی لامپ است ، می رسد.

علاوه بر راندمان الکتریکی بالا ،دیود پمپ شده CWهمچنین مزایای قابل توجهی دیگر نیز به ارمغان می آورد. با توجه به قدرت کم تولید ، این لیزرها گرمای نسبتاً کمی تولید می کنند و نیازهای خنک کننده را کاهش می دهند. علاوه بر این ، آنها از منبع تغذیه ولتاژ کم ، سازگار با خطوط تک فاز (110/220 ولت) یا ابزارهای ولتاژ کم در برخی از ابزارهای لیزر استفاده می شوند.

علاوه بر این ، به دلیل اندازه جمع و جور دیودهای نیمه هادی ، می توان اندازه کلی سر لیزر را به میزان قابل توجهی کاهش داد. برای OEM ها و کاربران صنعتی ، عمر طولانی دیودها باعث کاهش زمان نگهداری می شود. در حقیقت ، با بهبود مستمر قابلیت اطمینان دیود در لیزرهای حالت جامد با پمپ دیود ، این لیزرها سالهاست که از کار بدون دردسر برخوردار هستند.

از نظر معرفی کریستال های لیزر ، چندین روش اساسی به CW پمپاژ دیود وجود دارد ، از جمله پمپاژ انتهایی و پمپاژ جانبی. لیزرهای پمپاژ انتهایی عملکرد و پایداری بالایی از پرتوهای خروجی با کیفیت بالا را در محدوده برق به ده ها وات ارائه می دهند ، در حالی که لیزرهای پمپ شده جانبی بر تأمین چندین کیلووات قدرت خام تمرکز می کنند ، اگرچه کیفیت پرتو آنها به خطر می افتد.

از زمان معرفیدیود پمپ شده CW، هندسه های کریستالی لیزری بی شماری با درجات مختلف موفقیت تجاری مورد مطالعه قرار گرفته است. در میان آنها ، میله های استوانه ای ، صفحات و کریستال های دیسک نازک مهمترین هستند. بسته به نیاز و نیاز به حالت ، کریستال های لیزر صفحه و میله می توانند به صورت پمپ انتهایی یا پمپ جانبی طراحی شوند ، در حالی که کریستال های دیسک فقط می توانند انتهای آن باشند. به طور کلی ، کریستال های میله بر قدرت کم/متوسط و برنامه های با کیفیت بالا حاکم هستند ، در حالی که کریستال های صفحه و دیسک اغلب در لیزرهای با قدرت بالا استفاده می شوند.