હાઇ પાવર સેમિકન્ડક્ટર લેસર ડેવલપમેન્ટ ભાગ એકનો ઝાંખી

ઉચ્ચ શક્તિનો ઝાંખીસેમિકન્ડક્ટર લેસરવિકાસ ભાગ એક

જેમ જેમ કાર્યક્ષમતા અને શક્તિમાં સુધારો થતો જાય છે, તેમ તેમ લેસર ડાયોડ (લેસર ડાયોડ ડ્રાઇવર) પરંપરાગત ટેકનોલોજીઓને બદલવાનું ચાલુ રાખશે, જેનાથી વસ્તુઓ બનાવવાની રીત બદલાશે અને નવી વસ્તુઓના વિકાસને સક્ષમ બનાવશે. ઉચ્ચ-શક્તિવાળા સેમિકન્ડક્ટર લેસરોમાં નોંધપાત્ર સુધારાઓની સમજ પણ મર્યાદિત છે. સેમિકન્ડક્ટર દ્વારા ઇલેક્ટ્રોનનું લેસરમાં રૂપાંતર સૌપ્રથમ 1962 માં દર્શાવવામાં આવ્યું હતું, અને ત્યારબાદ વિવિધ પ્રકારના પૂરક વિકાસ થયા છે જેણે ઇલેક્ટ્રોનને ઉચ્ચ-ઉત્પાદકતા લેસરમાં રૂપાંતરિત કરવામાં મોટી પ્રગતિ કરી છે. આ પ્રગતિઓએ ઓપ્ટિકલ સ્ટોરેજથી લઈને ઓપ્ટિકલ નેટવર્કિંગથી લઈને ઔદ્યોગિક ક્ષેત્રોની વિશાળ શ્રેણી સુધીના મહત્વપૂર્ણ એપ્લિકેશનોને ટેકો આપ્યો છે.

આ પ્રગતિઓ અને તેમની સંચિત પ્રગતિની સમીક્ષા અર્થતંત્રના ઘણા ક્ષેત્રોમાં વધુ અને વધુ વ્યાપક અસરની સંભાવનાને પ્રકાશિત કરે છે. હકીકતમાં, ઉચ્ચ-શક્તિવાળા સેમિકન્ડક્ટર લેસરોના સતત સુધારા સાથે, તેના એપ્લિકેશન ક્ષેત્ર વિસ્તરણને વેગ આપશે, અને આર્થિક વિકાસ પર ઊંડી અસર કરશે.

આકૃતિ 1: લ્યુમિનન્સ અને મૂરના ઉચ્ચ શક્તિવાળા સેમિકન્ડક્ટર લેસરોના નિયમની તુલના

ડાયોડ-પમ્પ્ડ સોલિડ-સ્ટેટ લેસરો અનેફાઇબર લેસરો

ઉચ્ચ-શક્તિવાળા સેમિકન્ડક્ટર લેસરોમાં પ્રગતિએ ડાઉનસ્ટ્રીમ લેસર ટેકનોલોજીનો વિકાસ પણ કર્યો છે, જ્યાં સેમિકન્ડક્ટર લેસરનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે ડોપેડ સ્ફટિકો (ડાયોડ-પમ્પ્ડ સોલિડ-સ્ટેટ લેસરો) અથવા ડોપેડ ફાઇબર્સ (ફાઇબર લેસરો) ને ઉત્તેજિત કરવા (પંપ) કરવા માટે થાય છે.

સેમિકન્ડક્ટર લેસરો કાર્યક્ષમ, નાના અને ઓછા ખર્ચે લેસર ઊર્જા પૂરી પાડે છે, તેમ છતાં તેમની બે મુખ્ય મર્યાદાઓ પણ છે: તેઓ ઊર્જા સંગ્રહિત કરતા નથી અને તેમની તેજસ્વીતા મર્યાદિત હોય છે. મૂળભૂત રીતે, ઘણા કાર્યક્રમો માટે બે ઉપયોગી લેસરોની જરૂર પડે છે; એકનો ઉપયોગ વીજળીને લેસર ઉત્સર્જનમાં રૂપાંતરિત કરવા માટે થાય છે, અને બીજાનો ઉપયોગ તે ઉત્સર્જનની તેજસ્વીતા વધારવા માટે થાય છે.

ડાયોડ-પમ્પ્ડ સોલિડ-સ્ટેટ લેસરો.
1980 ના દાયકાના અંતમાં, સોલિડ-સ્ટેટ લેસરોને પંપ કરવા માટે સેમિકન્ડક્ટર લેસરોનો ઉપયોગ નોંધપાત્ર વ્યાપારી રસ મેળવવા લાગ્યો. ડાયોડ-પમ્પ્ડ સોલિડ-સ્ટેટ લેસરો (DPSSL) થર્મલ મેનેજમેન્ટ સિસ્ટમ્સ (મુખ્યત્વે સાયકલ કૂલર્સ) ના કદ અને જટિલતાને નાટકીય રીતે ઘટાડે છે અને મોડ્યુલો મેળવે છે, જે ઐતિહાસિક રીતે સોલિડ-સ્ટેટ લેસર સ્ફટિકોને પંપ કરવા માટે આર્ક લેમ્પનો ઉપયોગ કરે છે.

સેમિકન્ડક્ટર લેસરની તરંગલંબાઇ સોલિડ-સ્ટેટ લેસરના ગેઇન માધ્યમ સાથે સ્પેક્ટ્રલ શોષણ લાક્ષણિકતાઓના ઓવરલેપના આધારે પસંદ કરવામાં આવે છે, જે આર્ક લેમ્પના વાઇડબેન્ડ ઉત્સર્જન સ્પેક્ટ્રમની તુલનામાં થર્મલ લોડને નોંધપાત્ર રીતે ઘટાડી શકે છે. 1064nm તરંગલંબાઇ ઉત્સર્જન કરતા નિયોડીમિયમ-ડોપેડ લેસરોની લોકપ્રિયતાને ધ્યાનમાં લેતા, 808nm સેમિકન્ડક્ટર લેસર 20 વર્ષથી વધુ સમયથી સેમિકન્ડક્ટર લેસર ઉત્પાદનમાં સૌથી વધુ ઉત્પાદક ઉત્પાદન બની ગયું છે.

2000 ના દાયકાના મધ્યમાં મલ્ટી-મોડ સેમિકન્ડક્ટર લેસરોની વધેલી તેજ અને બલ્ક બ્રેગ ગ્રેટિંગ્સ (VBGS) નો ઉપયોગ કરીને સાંકડી ઉત્સર્જન લાઇનવિડ્થને સ્થિર કરવાની ક્ષમતા દ્વારા બીજી પેઢીની સુધારેલી ડાયોડ પમ્પિંગ કાર્યક્ષમતા શક્ય બની હતી. લગભગ 880nm ની નબળી અને સાંકડી સ્પેક્ટ્રલ શોષણ લાક્ષણિકતાઓએ સ્પેક્ટ્રલી સ્થિર ઉચ્ચ તેજ પંપ ડાયોડ્સમાં ખૂબ રસ જગાડ્યો છે. આ ઉચ્ચ પ્રદર્શન લેસરો 4F3/2 ના ઉપલા લેસર સ્તર પર સીધા નિયોડીમિયમ પંપ કરવાનું શક્ય બનાવે છે, ક્વોન્ટમ ખાધ ઘટાડે છે અને તેથી ઉચ્ચ સરેરાશ શક્તિ પર મૂળભૂત મોડ નિષ્કર્ષણમાં સુધારો કરે છે, જે અન્યથા થર્મલ લેન્સ દ્વારા મર્યાદિત હોત.

આ સદીના બીજા દાયકાની શરૂઆતમાં, આપણે સિંગલ-ટ્રાન્સવર્સ મોડ 1064nm લેસરોમાં, તેમજ દૃશ્યમાન અને અલ્ટ્રાવાયોલેટ તરંગલંબાઇમાં કાર્યરત તેમના ફ્રીક્વન્સી કન્વર્ઝન લેસરોમાં નોંધપાત્ર પાવર વધારો જોઈ રહ્યા હતા. Nd: YAG અને Nd: YVO4 ના લાંબા ઉપલા ઉર્જા જીવનકાળને જોતાં, આ DPSSL Q-સ્વિચ્ડ ઓપરેશન્સ ઉચ્ચ પલ્સ ઉર્જા અને પીક પાવર પ્રદાન કરે છે, જે તેમને એબ્લેટિવ મટિરિયલ પ્રોસેસિંગ અને ઉચ્ચ-ચોકસાઇવાળા માઇક્રોમશીનિંગ એપ્લિકેશનો માટે આદર્શ બનાવે છે.