అధిక శక్తి సెమీకండక్టర్ లేజర్ అభివృద్ధి యొక్క అవలోకనం, మొదటి భాగం

అధిక శక్తి యొక్క అవలోకనంసెమీకండక్టర్ లేజర్అభివృద్ధి మొదటి భాగం

సామర్థ్యం మరియు శక్తి నిరంతరం మెరుగుపడుతున్నందున, లేజర్ డయోడ్లు(లేజర్ డయోడ్ల డ్రైవర్సాంప్రదాయ సాంకేతికతలను భర్తీ చేయడం కొనసాగుతుంది, తద్వారా వస్తువులను తయారుచేసే విధానాన్ని మారుస్తుంది మరియు కొత్త విషయాల అభివృద్ధిని సాధ్యం చేస్తుంది. అధిక-శక్తి సెమీకండక్టర్ లేజర్‌లలో గణనీయమైన మెరుగుదలల గురించిన అవగాహన కూడా పరిమితంగా ఉంది. సెమీకండక్టర్ల ద్వారా ఎలక్ట్రాన్‌లను లేజర్‌లుగా మార్చడాన్ని మొట్టమొదట 1962లో ప్రదర్శించారు, మరియు ఆ తర్వాత వచ్చిన అనేక రకాల అనుబంధ ఆవిష్కరణలు, ఎలక్ట్రాన్‌లను అధిక-ఉత్పాదకత గల లేజర్‌లుగా మార్చడంలో భారీ పురోగతికి దారితీశాయి. ఈ పురోగతులు ఆప్టికల్ స్టోరేజ్ నుండి ఆప్టికల్ నెట్‌వర్కింగ్ వరకు మరియు అనేక రకాల పారిశ్రామిక రంగాల వరకు ముఖ్యమైన అనువర్తనాలకు మద్దతు ఇచ్చాయి.

ఈ పురోగతులను మరియు వాటి సంచిత అభివృద్ధిని సమీక్షించడం వల్ల, ఆర్థిక వ్యవస్థలోని అనేక రంగాలలో మరింత గొప్ప మరియు విస్తృతమైన ప్రభావాన్ని చూపే అవకాశం ఉందని స్పష్టమవుతోంది. వాస్తవానికి, అధిక-శక్తి సెమీకండక్టర్ లేజర్‌ల నిరంతర అభివృద్ధితో, వాటి అనువర్తన రంగం విస్తరణను వేగవంతం చేస్తుంది మరియు ఆర్థిక వృద్ధిపై ప్రగాఢమైన ప్రభావాన్ని చూపుతుంది.

పటం 1: అధిక శక్తి సెమీకండక్టర్ లేజర్‌ల ప్రకాశం మరియు మూర్ నియమం యొక్క పోలిక

డయోడ్-పంప్డ్ సాలిడ్-స్టేట్ లేజర్లు మరియుఫైబర్ లేజర్లు

అధిక శక్తి గల సెమీకండక్టర్ లేజర్‌లలో వచ్చిన పురోగతులు, డౌన్‌స్ట్రీమ్ లేజర్ టెక్నాలజీ అభివృద్ధికి కూడా దారితీశాయి. దీనిలో సెమీకండక్టర్ లేజర్‌లను సాధారణంగా డోప్ చేయబడిన క్రిస్టల్స్‌ను (డయోడ్-పంప్డ్ సాలిడ్-స్టేట్ లేజర్‌లు) లేదా డోప్ చేయబడిన ఫైబర్‌లను (ఫైబర్ లేజర్‌లు) ఉత్తేజపరచడానికి (పంప్ చేయడానికి) ఉపయోగిస్తారు.

సెమీకండక్టర్ లేజర్‌లు సమర్థవంతమైన, చిన్న మరియు తక్కువ ఖర్చుతో కూడిన లేజర్ శక్తిని అందించినప్పటికీ, వాటికి రెండు ముఖ్యమైన పరిమితులు కూడా ఉన్నాయి: అవి శక్తిని నిల్వ చేయవు మరియు వాటి ప్రకాశం పరిమితంగా ఉంటుంది. ప్రాథమికంగా, అనేక అనువర్తనాలకు రెండు ఉపయోగకరమైన లేజర్‌లు అవసరం; ఒకటి విద్యుత్తును లేజర్ ఉద్గారంగా మార్చడానికి ఉపయోగపడుతుంది, మరియు మరొకటి ఆ ఉద్గారం యొక్క ప్రకాశాన్ని పెంచడానికి ఉపయోగపడుతుంది.

డయోడ్-పంప్డ్ సాలిడ్-స్టేట్ లేజర్లు.
1980ల చివరలో, సాలిడ్-స్టేట్ లేజర్‌లను పంప్ చేయడానికి సెమీకండక్టర్ లేజర్‌ల వాడకం గణనీయమైన వాణిజ్య ఆసక్తిని పొందడం ప్రారంభించింది. డయోడ్-పంప్డ్ సాలిడ్-స్టేట్ లేజర్‌లు (DPSSL), చారిత్రాత్మకంగా సాలిడ్-స్టేట్ లేజర్ క్రిస్టల్స్‌ను పంప్ చేయడానికి ఆర్క్ ల్యాంప్‌లను ఉపయోగించిన థర్మల్ మేనేజ్‌మెంట్ సిస్టమ్‌లు (ప్రధానంగా సైకిల్ కూలర్‌లు) మరియు గెయిన్ మాడ్యూల్స్ యొక్క పరిమాణాన్ని, సంక్లిష్టతను నాటకీయంగా తగ్గిస్తాయి.

సాలిడ్-స్టేట్ లేజర్ యొక్క గెయిన్ మీడియంతో స్పెక్ట్రల్ శోషణ లక్షణాల అతివ్యాప్తి ఆధారంగా సెమీకండక్టర్ లేజర్ యొక్క తరంగదైర్ఘ్యం ఎంపిక చేయబడుతుంది, ఇది ఆర్క్ ల్యాంప్ యొక్క వైడ్‌బ్యాండ్ ఉద్గార స్పెక్ట్రమ్‌తో పోలిస్తే ఉష్ణ భారాన్ని గణనీయంగా తగ్గించగలదు. 1064nm తరంగదైర్ఘ్యాన్ని విడుదల చేసే నియోడైమియం-డోప్డ్ లేజర్‌ల ప్రజాదరణను పరిగణనలోకి తీసుకుంటే, 808nm సెమీకండక్టర్ లేజర్ 20 సంవత్సరాలకు పైగా సెమీకండక్టర్ లేజర్ ఉత్పత్తిలో అత్యంత ఉత్పాదక ఉత్పత్తిగా మారింది.

2000వ దశాబ్దం మధ్యలో మల్టీ-మోడ్ సెమీకండక్టర్ లేజర్‌ల ప్రకాశం పెరగడం మరియు బల్క్ బ్రాగ్ గ్రేటింగ్స్ (VBGS) ఉపయోగించి ఇరుకైన ఉద్గార లైన్‌విడ్త్‌లను స్థిరీకరించగల సామర్థ్యం వల్ల, రెండవ తరం డయోడ్ పంపింగ్ సామర్థ్యం మెరుగుపడింది. సుమారు 880nm వద్ద ఉండే బలహీనమైన మరియు ఇరుకైన స్పెక్ట్రల్ శోషణ లక్షణాలు, స్పెక్ట్రల్‌గా స్థిరమైన అధిక ప్రకాశవంతమైన పంప్ డయోడ్‌లపై గొప్ప ఆసక్తిని రేకెత్తించాయి. ఈ అధిక పనితీరు గల లేజర్‌లు, నియోడైమియంను 4F3/2 అనే ఎగువ లేజర్ స్థాయిలో నేరుగా పంప్ చేయడానికి వీలు కల్పిస్తాయి. ఇది క్వాంటం లోపాలను తగ్గించి, తద్వారా అధిక సగటు శక్తి వద్ద ఫండమెంటల్ మోడ్ ఎక్స్‌ట్రాక్షన్‌ను మెరుగుపరుస్తుంది. లేకపోతే, ఇది థర్మల్ లెన్స్‌ల వల్ల పరిమితం చేయబడుతుంది.

ఈ శతాబ్దపు రెండవ దశాబ్దం ప్రారంభం నాటికి, మనం సింగిల్-ట్రాన్స్‌వర్స్ మోడ్ 1064nm లేజర్‌లలో, అలాగే దృశ్య మరియు అతినీలలోహిత తరంగదైర్ఘ్యాలలో పనిచేసే వాటి ఫ్రీక్వెన్సీ కన్వర్షన్ లేజర్‌లలో గణనీయమైన శక్తి పెరుగుదలను చూస్తున్నాము. Nd: YAG మరియు Nd: YVO4 ల యొక్క సుదీర్ఘమైన ఎగువ శక్తి జీవితకాలం కారణంగా, ఈ DPSSL Q-స్విచ్డ్ ఆపరేషన్లు అధిక పల్స్ శక్తిని మరియు పీక్ పవర్‌ను అందిస్తాయి, అందువల్ల ఇవి అబ్లేటివ్ మెటీరియల్ ప్రాసెసింగ్ మరియు అధిక-ఖచ్చితత్వ మైక్రోమెషీనింగ్ అనువర్తనాలకు ఆదర్శంగా నిలుస్తాయి.