Diode Pumped CW: Ett flexibelt och effektivt ljuskällalternativ!

ND-dopade kristaller och glas som ND: YAG (Neodymium: Yttrium aluminium granat) har länge använts som laserförstärkningsmaterial. Optiskt pumpade kan de producera utgångsvåglängder nära 1 um, medan den upphetsade tillståndslivslängden för neodym stöder både kontinuerlig våg och pulserade (Q-switched) operation.

I traditionella lasrar fokuseras utgången från intensiva blixtlampor och båglampor till en cylindrisk laserkristallstång för att bilda en förstärkningsmodul. Denna modul placeras sedan i laserhålan, som vanligtvis är flera tum lång och avgränsas av höga reflektorer och partiella reflektorer eller utgångskopplare.

Men denna strategi står inför flera utmaningar. För det första är pumpljuset inte effektivt, vilket främst beror på lampans ineffektivitet när det gäller att omvandla elektrisk energi till pumpljus, samtidigt som man genererar mycket värdelös värme. Mer kritiskt avger dessa lampor bredbandsstrålning i de synliga och infraröda intervallen, vilket resulterar i att det mesta av ljuset inte absorberas helt av laserförstärkningskristallerna, vilket i sin tur förvärrar värmeproduktionen av pumpmodulen. Denna värme måste spridas av ett vattenkylsystem för laserhuvudet, och en strömförsörjning med flera kilowatt krävs.

För många industriella applikationer har kontinuerliga båglampor en begränsad livslängd och måste bytas ut varje 200 till 600 timmar. Under ersättningen behöver kavitetsoptiken ofta finjusteras för att upprätthålla ett bra laserutgångsmönster. Detta ofta rutinmässiga underhåll ökar inte bara kostnaderna utan kan också påverka lasersystemets stabilitet. Dessutom kan den optiska inriktningen driva över tid, vilket kräver regelbunden omkalibrering, även utan att överväga att ersätta själva lampan.

DäremotDiode pumpad CWeliminerar betydligt dessa begränsningar och nackdelar. Neodymdopade laserkristaller har hög absorption vid våglängderna 808 och 880 nm, som matchar utsläppsvåglängderna för InGAAs halvledardioder. Laserdioden kan effektivt omvandla elektrisk energi till laserljus, som effektivt absorberas av den neodymdopade kristallen, vilket uppnår en vägg-plug-effektivitet som är flera gånger högre än för traditionella lamppumpade lasrar.

Förutom hög elektrisk effektivitet,Diode pumpad CWger också andra betydande fördelar. På grund av den låga utgångseffekten genererar dessa lasrar relativt lite värme, vilket minskar kylningskraven. Dessutom drivs de av lågspänningsströmförsörjning, kompatibla med enfas (110/220V) linjer eller lågspänningsverktyg i vissa lasermaskinverktyg.

På grund av den kompakta storleken på halvledardioderna kan dessutom den totala storleken på laserhuvudet minskas avsevärt. För OEM -tillverkare och industriella användare minskar diodernas långa livslängd ytterligare underhållsstopp. I själva verket, med den kontinuerliga förbättringen av diodens tillförlitlighet i diodpumpade fast tillståndslasrar, har dessa lasrar uppnått många års problemfri drift.

När det gäller införandet av laserkristaller finns det flera grundläggande metoder för diodpumpad CW, inklusive slutpumpning och sidopumpning. Slutpumpade lasrar ger hög prestanda och stabilitet i högkvalitativa utgångsbalkar i kraftområdet ner till tiotals watt, medan sidopumpade lasrar fokuserar på att tillhandahålla upp till flera kilowatt rå kraft, även om deras strålkvalitet äventyras.

Sedan införandet avDiode pumpad CWMånga laserkristallgeometrier har studerats med olika grader av kommersiell framgång. Bland dem är cylindriska stavar, plattor och tunna skivkristaller de viktigaste. Beroende på kraft- och lägeskraven kan platt- och stånglaserkristaller utformas som antingen slutpumpade eller sidopumpade, medan skivkristaller bara kan vara slutpumpade. I allmänhet dominerar stavkristaller låg/medelstora effekt och högkvalitetskvalitetsapplikationer, medan platt- och skivkristaller ofta används i högeffektiva lasrar.