હાઇ પાવર સેમિકન્ડક્ટર લેસર ડેવલપમેન્ટ ભાગ એકની ઝાંખી

ઉચ્ચ શક્તિની ઝાંખીસેમિકન્ડક્ટર લેસરવિકાસ ભાગ એક

જેમ કાર્યક્ષમતા અને શક્તિમાં સુધારો થતો જાય છે, લેસર ડાયોડ(લેસર ડાયોડ ડ્રાઈવર) પરંપરાગત તકનીકોને બદલવાનું ચાલુ રાખશે, જેનાથી વસ્તુઓ બનાવવાની રીત બદલાશે અને નવી વસ્તુઓના વિકાસને સક્ષમ બનાવશે. હાઇ-પાવર સેમિકન્ડક્ટર લેસરોમાં નોંધપાત્ર સુધારાઓની સમજ પણ મર્યાદિત છે. સેમિકન્ડક્ટર્સ દ્વારા ઇલેક્ટ્રોનનું લેસરોમાં રૂપાંતર સૌપ્રથમ 1962 માં દર્શાવવામાં આવ્યું હતું, અને વિવિધ પ્રકારની પૂરક એડવાન્સિસને અનુસરવામાં આવી છે જેણે ઉચ્ચ-ઉત્પાદકતા લેસરોમાં ઇલેક્ટ્રોનના રૂપાંતરણમાં મોટી પ્રગતિ કરી છે. આ એડવાન્સિસે ઓપ્ટિકલ સ્ટોરેજથી લઈને ઓપ્ટિકલ નેટવર્કિંગ સુધીના ઔદ્યોગિક ક્ષેત્રોની વિશાળ શ્રેણીમાં મહત્વપૂર્ણ એપ્લિકેશનોને સમર્થન આપ્યું છે.

આ એડવાન્સિસ અને તેમની સંચિત પ્રગતિની સમીક્ષા અર્થતંત્રના ઘણા ક્ષેત્રોમાં હજુ પણ વધુ અને વધુ વ્યાપક અસરની સંભવિતતાને પ્રકાશિત કરે છે. વાસ્તવમાં, ઉચ્ચ-શક્તિ સેમિકન્ડક્ટર લેસરોના સતત સુધારણા સાથે, તેનું એપ્લિકેશન ક્ષેત્ર વિસ્તરણને વેગ આપશે, અને આર્થિક વૃદ્ધિ પર ઊંડી અસર કરશે.

આકૃતિ 1: લ્યુમિનન્સની સરખામણી અને ઉચ્ચ શક્તિના સેમિકન્ડક્ટર લેસરોના મૂરના નિયમ

ડાયોડ-પમ્પ્ડ સોલિડ-સ્ટેટ લેસરો અનેફાઇબર લેસરો

હાઇ-પાવર સેમિકન્ડક્ટર લેસર્સમાં એડવાન્સિસ ડાઉનસ્ટ્રીમ લેસર ટેક્નોલોજીના વિકાસમાં પણ પરિણમી છે, જ્યાં સેમિકન્ડક્ટર લેસરોનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે ડોપ્ડ ક્રિસ્ટલ્સ (ડાયોડ-પમ્પ્ડ સોલિડ-સ્ટેટ લેસરો) અથવા ડોપેડ ફાઇબર (ફાઇબર લેસરો)ને ઉત્તેજિત કરવા માટે થાય છે.

જોકે સેમિકન્ડક્ટર લેસરો કાર્યક્ષમ, નાની અને ઓછી કિંમતની લેસર ઊર્જા પૂરી પાડે છે, તેમની પાસે બે મુખ્ય મર્યાદાઓ પણ છે: તેઓ ઊર્જાનો સંગ્રહ કરતા નથી અને તેમની તેજસ્વીતા મર્યાદિત છે. મૂળભૂત રીતે, ઘણી એપ્લિકેશનોને 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 લેસર્સ (DPSSL) થર્મલ મેનેજમેન્ટ સિસ્ટમ્સ (મુખ્યત્વે સાયકલ કૂલર) ના કદ અને જટિલતાને નાટ્યાત્મક રીતે ઘટાડે છે અને મોડ્યુલો મેળવે છે, જે ઐતિહાસિક રીતે સોલિડ-સ્ટેટ લેસર ક્રિસ્ટલ્સને પંપ કરવા માટે આર્ક લેમ્પ્સનો 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 તરંગલંબાઇનું 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 સુધારેલ ડાયોડ પમ્પિંગ કાર્યક્ષમતા શક્ય બની હતી. લગભગ 880nmની નબળા અને સાંકડી સ્પેક્ટ્રલ શોષણ લાક્ષણિકતાઓએ સ્પેક્ટ્રલી સ્થિર ઉચ્ચ બ્રાઇટનેસ પંપ ડાયોડ્સમાં ખૂબ જ રસ જગાડ્યો છે. આ ઉચ્ચ પ્રદર્શન લેસરો 4F3/2 ના ઉપલા લેસર સ્તર પર નિયોડીમિયમને સીધું પમ્પ કરવાનું શક્ય બનાવે છે, ક્વોન્ટમ ખાધ ઘટાડે છે અને તેથી ઉચ્ચ સરેરાશ પાવર પર મૂળભૂત મોડ નિષ્કર્ષણમાં સુધારો કરે છે, જે અન્યથા થર્મલ લેન્સ દ્વારા મર્યાદિત હશે.

આ સદીના બીજા દાયકાના આરંભ સુધીમાં, અમે 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 ક્યૂ-સ્વિચ્ડ ઑપરેશન્સ ઉચ્ચ પલ્સ એનર્જી અને પીક પાવર પ્રદાન કરે છે, જે તેમને એબ્લેટીવ મટિરિયલ પ્રોસેસિંગ અને ઉચ્ચ-ચોકસાઇવાળા માઇક્રોમશિનિંગ એપ્લિકેશન્સ માટે આદર્શ બનાવે છે.