고전력 개요반도체 레이저개발 파트 1
효율성과 전력이 지속적으로 향상됨에 따라 레이저 다이오드(레이저 다이오드 드라이버)는 계속해서 전통적인 기술을 대체하여 사물이 만들어지는 방식을 바꾸고 새로운 사물의 개발을 가능하게 할 것입니다. 고출력 반도체 레이저의 획기적인 개선에 대한 이해도 제한적입니다. 반도체를 통해 전자를 레이저로 변환하는 것은 1962년에 처음으로 입증되었으며, 이후 전자를 고생산성 레이저로 변환하는 데 큰 발전을 가져온 다양한 보완적 발전이 이어졌습니다. 이러한 발전은 광 스토리지부터 광 네트워킹, 광범위한 산업 분야에 이르기까지 중요한 애플리케이션을 지원해 왔습니다.
이러한 발전과 누적 진행 상황을 검토하면 경제의 여러 영역에서 훨씬 더 크고 광범위한 영향을 미칠 수 있는 잠재력이 강조됩니다. 실제로, 고출력 반도체 레이저의 지속적인 개선으로 인해 그 응용 분야는 확장을 가속화하고 경제 성장에 큰 영향을 미칠 것입니다.
그림 1: 고출력 반도체 레이저의 휘도와 무어의 법칙 비교
다이오드 펌프 고체 레이저 및섬유 레이저
고출력 반도체 레이저의 발전으로 다운스트림 레이저 기술도 개발되었습니다. 여기서 반도체 레이저는 일반적으로 도핑된 결정(다이오드 펌프 고체 레이저) 또는 도핑된 섬유(섬유 레이저)를 여기(펌프)하는 데 사용됩니다.
반도체 레이저는 효율적이고 작고 저렴한 레이저 에너지를 제공하지만 에너지를 저장하지 않고 밝기가 제한된다는 두 가지 주요 제한 사항도 있습니다. 기본적으로 많은 응용 분야에는 두 가지 유용한 레이저가 필요합니다. 하나는 전기를 레이저 방출로 변환하는 데 사용되고 다른 하나는 해당 방출의 밝기를 향상시키는 데 사용됩니다.
다이오드 펌핑 고체 레이저.
1980년대 후반에 고체 레이저를 펌핑하기 위해 반도체 레이저를 사용하는 것이 상당한 상업적 관심을 끌기 시작했습니다. DPSSL(다이오드 펌프 고체 레이저)은 열 관리 시스템(주로 사이클 냉각기)의 크기와 복잡성을 크게 줄이고, 역사적으로 고체 레이저 결정을 펌핑하기 위해 아크 램프를 사용했던 이득 모듈을 제공합니다.
반도체 레이저의 파장은 고체 레이저의 이득 매질과 스펙트럼 흡수 특성의 중첩을 기반으로 선택되며, 이는 아크 램프의 광대역 방출 스펙트럼에 비해 열 부하를 크게 줄일 수 있습니다. 1064nm 파장을 방출하는 네오디뮴 첨가 레이저의 인기를 고려할 때, 808nm 반도체 레이저는 20년 넘게 반도체 레이저 생산에서 가장 생산적인 제품이 되었습니다.
2세대 다이오드 펌핑 효율의 개선은 2000년대 중반 다중 모드 반도체 레이저의 밝기 증가와 벌크 브래그 격자(VBGS)를 사용하여 좁은 방출 선폭을 안정화하는 능력에 의해 가능해졌습니다. 약 880nm의 약하고 좁은 스펙트럼 흡수 특성은 스펙트럼적으로 안정적인 고휘도 펌프 다이오드에 대한 큰 관심을 불러일으켰습니다. 이러한 고성능 레이저를 사용하면 4F3/2의 상위 레이저 레벨에서 직접 네오디뮴을 펌핑하여 양자 부족을 줄이고 열 렌즈에 의해 제한될 수 있는 더 높은 평균 출력에서 기본 모드 추출을 향상시킬 수 있습니다.
금세기의 20년 초반까지 우리는 단일 가로 모드 1064nm 레이저와 가시광선 및 자외선 파장에서 작동하는 주파수 변환 레이저의 출력이 크게 증가하는 것을 목격했습니다. Nd: YAG 및 Nd: YVO4의 긴 상위 에너지 수명을 고려하면 이러한 DPSSL Q 스위치 작동은 높은 펄스 에너지와 피크 전력을 제공하므로 절제 재료 처리 및 고정밀 미세 가공 응용 분야에 이상적입니다.
게시 시간: 2023년 11월 6일