Vertikaalse korstna dioodlaseri kaugtulekvaliteedi väljund, termiline efekt on väike

May 31, 2017

Jäta sõnum

Vertikaalse korstna dioodiga laserpumbaga laserid on viimaste aastate kõige kiiremini kasvavad ja laialt kasutatavad uued laserid. Tema areng on lahutamatu pooljuhtlaserite arendamisest. Esimese rubiinlaseri 1960. aasta debüüt. 1962. aastal ilmusid esimesed homogeensed liitmega galliumarseniidi pooljuhtlaserid. 1963. aastal tegi Newman esmakordselt pooljuhtide kasutamise tahkis-laserpumba allika kontseptsioonina. LD-väljundvõimsuse suurenemisega mõistis Ross 1968. aastal esmakordselt GaAs Vertical Stack Diod Laser pumbatava Nd: YAG-laseri kasutamist. Esimest korda 1973. aastal teatati pulseerivatest LD-pumbatud Nd: YAG-laseritest, mis tõid välja otsepumbatava eelise. Chesler ja Singh annavad lõpppumbatava laseri teoreetilise mudeli mitme põiki režiimis ja ühe põiki režiimis ning ühtlase pumba eeldusel põhinev teoreetiline pumba künnis on põhimõtteliselt kooskõlas katsetulemustega. 1976. aastal töötasid Nd: YAG laserid, mille ultravalgust kiirgava dioodiga otspumbati, toatemperatuuril pidevalt. Alates 1980. aastatest on pooljuhtlaser ja selle hulk uurimistöid teinud olulise läbimurde, edendanud oluliselt tahkislaserseadmeid, tehnoloogia ja rakenduste arendamist ning viinud tahkislaserite tervikliku taaselustamiseni. Kvantkaevude struktuuri ilmnemise ja selliste kristallide kasvu tehnoloogia nagu metallorgaanilise keemilise auru sadestamine (MOCVD) ja molekulaarkiire epitaksia (MBE) kasvu korral on LD lävivool ilmselgelt vähenenud, muundamise efektiivsus ja väljundvõimsus on märkimisväärselt paranenud täiustatud ühe pooljuhtlaseriga massiivi väljundvõimsus 1W kuni 2W. Ühe LD pidev väljundvõimsus 100mw kuni 200mw.90 aastat, vertikaalse korstna dioodlaseri tootmistehnoloogia ja tootmisprotsess järk-järgult küpsevad, eluiga, töökindlus on oluliselt paranenud, mis on DPL-i väljatöötamine ja uute edusammude rakendamine eriti silmapaistev. 1992 Ameerika Ühendriigid Laurent - Rivermore'i riiklik laboratoorium arendas edukalt kilovatiklassi suure võimsusega dioodpumbaga lasereid. 1994. aastal teatas USA energeetikaministeerium&"National Ignition Facility GG" heakskiitmisest; programmi. 2001 Akiyama jt. 5,4kW laserväljundi saamiseks elektro-optilise muundamise efektiivsusega 22% kasutas kolmesuunalist külgpumbaga Nd: YAG laserit. 2002. aastal töötas USA TRW ettevõte välja 5,4 kW võimsusega vertikaalse korstna dioodlaseriga Nd: YAG laseri. 2006. aastal saavutas Ameerika Ühendriikide Nordisk edukalt 19kW laservõimsuse. Kokkuvõtvalt võib öelda, et DPL on tahkislaserites kõige dünaamilisem ja paljulubavam.

Kuna dioodpumbaga laseri eelised on suur võimsus, kaugtule kvaliteedi väljund, väike termiline efekt, kõrge efektiivsus ja kompaktne seadme struktuur, saab sellest infotehnoloogia põhiseade. Selle lai valik rakendusi, lai lainepikkuste vahemik, arenduskiirus on muud tüüpi laserid ei sobi.

Praegu on dioodpumbaga tahkislaserite valdkond väga lai, näiteks sõjaväe-, meditsiini-, tööstus- ja muud valdkonnad.

Sõjaliste rakenduste valdkonnas: laseri väljundvõimsuse paranemise korral suureneb järk-järgult paranemise kiirte kvaliteet, DPL sõjalises valdkonnas üha laiemalt. Suure läbimurde saavutamise võtmetehnoloogiaga saavad suure energiaga laserrelvad otseseks surmavaks relvaks. 2002. aastal laadis USA edukalt sõjaväe miinitõrjeks kasutatavatele tahkete osakestega 0,5kW laserid, mida nimetatakse Zeus' demineerimissõiduk oma väikese suuruse, ohutuse, kiire liikuvuse ja demineerimiskiirusega USA sõjavägi Kiitust. Suure täpsusega, kiiruse, madala reostusega, paindlikud ja nii edasi kuuluvad suure võimsusega laserrelvad on fotoelektrilises vastasseisus raske ja pehme tapmise, laserpimestamise ja muude valdkondade jaoks laialdased rakendused. USA sõjavägi on välja töötanud kõigi platvormide jaoks suure energiaga laserelvade väljatöötamise strateegia, sealhulgas sihtasutuse, kosmosepõhiste suure energiaga laseri relvade arengukavad, laevade suure energiaga laseri relvade arengukavad ja õhus lendavate suure energiaga laserelvad plaanid. USA õhujõudude' õhusõidukite lasertehnoloogia ja Army Mobile Tactical High Energy Laser Program on dioodpumbaga laseritel tõusuteel ja esimene sihtmärk on 20kW 100kW sihtmärkide jaoks.

Meditsiiniliste rakenduste valdkonnas: laialdaselt on kasutatud laserit naha ilu, hambaravi, kõrva-nina-kurgu, kirurgia, oftalmoloogia, neurokirurgia, südame-veresoonkonna ja nii edasi. Laserravi instrumentide eelised on järgmised: täpne, kontrollitav, ravitud haava trauma, vähem verejookse, kontaktivaba nakkusteta ja sisselõike ümbruse koe minimaalne kahjustus. Meditsiinilised laserid nõuavad stabiilsust ja pikemat tööiga. Korrutades ja segades saavad LD- või välklamppumbaga Nd: YAG-laserid operatsiooniks kiudoptilise ülekande abil saavutada mitme lainepikkuse muundamise. Tahke laserkeskkonna termiliste moonutuste ja välgu vananemise tõttu on aga valguse intensiivsus kõikuv, halb on valgusvihu kvaliteet ning suure toiteallika ja vesijahutussüsteemi kasutamine on vajalik, mis piirab selle kasutamist. Kuna 80% bioloogilisest koest koosneb veest, LD pumbatavast Er, Tm, Ho, võib bioloogiline kude tugevasti neelata tahkes infrapunalaseras 2–3 nm lainepikkust, on läbitungimissügavus suhteliselt madal, see ei tekivad karboniseerumine ja põhjustavad molekulaarsete sidemete katkemist, mis on ideaalne kardiovaskulaarsete kirurgiate ja lühinägelikkuse operatsioonide jaoks. Meditsiiniliste laserseadmete tulevik on suunatud suurema energiaga, hõlpsamini kasutatava, stabiilsema, keerukama ja muu suunaga.