Diode Pumped CW: Eine flexible und effiziente Lichtquellenoption!

ND-dotierte Kristalle und Gläser wie ND: YAG (Neodym: Yttrium-Aluminium-Granat) werden seit langem als Lasergewinnmaterial verwendet. Optisch gepumpt, können sie Ausgangswellenlängen nahe 1 µm erzeugen, während die Lebensdauer von Neodym an der angeregten Zustand sowohl eine kontinuierliche Welle als auch die gepulste (q-switchierte) Operation unterstützt.

In traditionellen Lasern wird die Ausgabe von intensiven Blitzlampen und Lichtbogenlampen in einen zylindrischen Laserkristallstab konzentriert, um ein Verstärkungsmodul zu bilden. Dieses Modul wird dann in den Laserhohlraum platziert, der typischerweise mehrere Zentimeter lang ist und durch hohe Reflektoren und partielle Reflektoren oder Ausgangskoppler begrenzt ist.

Dieser Ansatz steht jedoch vor verschiedenen Herausforderungen. Erstens ist das Pumpenlicht nicht effizient, was hauptsächlich auf die Ineffizienz der Lampe bei der Umwandlung elektrischer Energie in Pumpenlicht zurückzuführen ist und gleichzeitig viel nutzlose Wärme erzeugt. Kritischer sind diese Lampen Breitbandstrahlung in den sichtbaren und infrarotischen Bereichen, was dazu führt, dass das meiste Licht nicht vollständig von den Lasergewinnkristallen absorbiert wird, was wiederum die Wärmeerzeugung des Pumpenmoduls verschlimmert. Diese Wärme muss durch ein Wasserkühlsystem für den Laserkopf abgeleitet werden, und es ist eine Multi-Kilowatt-Stromversorgung erforderlich.

Für viele industrielle Anwendungen haben kontinuierliche Lichtbogenlampen eine begrenzte Lebensdauer und müssen alle 200 bis 600 Stunden ersetzt werden. Während des Ersatzes muss die Hohlraumoptik häufig fein abgestimmt werden, um ein gutes Laserausgangsmuster aufrechtzuerhalten. Diese häufige Routinewartung erhöht nicht nur die Kosten, sondern kann auch die Stabilität des Lasersystems beeinflussen. Darüber hinaus kann die optische Ausrichtung im Laufe der Zeit driften und regelmäßig neu kalibriert werden, auch ohne den Austausch der Lampe selbst zu berücksichtigen.

Im Gegensatz,Diode gepumptes CWbeseitigt diese Einschränkungen und Nachteile erheblich. Neodym-dotierte Laserkristalle haben eine hohe Absorption bei Wellenlängen von 808 und 880 nm, die den Emissionswellenlängen von InGaaS-Halbleiter-Laserdioden entsprechen. Die Laserdiode kann die elektrische Energie effizient in Laserlicht umwandeln, das von dem Neodym-dotierten Kristall effektiv absorbiert wird und eine mehrmals höhere Wand-Plug-Effizienz erreicht als die von herkömmlichen Lasern mit Lampen.

Zusätzlich zu hoher elektrischer Effizienz,Diode gepumptes CWbringt auch andere bedeutende Vorteile mit. Aufgrund der niedrigen Ausgangsleistung erzeugen diese Laser relativ wenig Wärme und reduzieren die Kühlanforderungen. Darüber hinaus werden sie mit niedrigen Spannungsversorgungen angetrieben, die in einigen Lasermaschinenmaschinen mit einphasigen (110/220 V) -Leitungen oder niedrigen Spannungsversorger kompatibel sind.

Aufgrund der kompakten Größe der Halbleiterdioden kann die Gesamtgröße des Laserkopfes erheblich reduziert werden. Für OEMs und industrielle Benutzer verringert die lange Lebensdauer der Dioden die Ausfallzeiten der Wartung weiter. Tatsächlich haben diese Laser mit der kontinuierlichen Verbesserung der Diodenzuverlässigkeit in diodengepumpten Festkörperlasern viele Jahre lang problemloser Betrieb erreicht.

In Bezug auf die Einführung von Laserkristallen gibt es mehrere grundlegende Ansätze für Dioden gepumptes CW, einschließlich Endpumpen und Seitenpumpen. Endgepumpte Laser bieten eine hohe Leistung und Stabilität hochwertiger Ausgangsstrahlen im Kraftstoffbereich bis zu zehn Watts, während Seitenpumpe-Laser sich darauf konzentrieren, bis zu mehrere Kilowatt Rohleistung zu liefern, obwohl ihre Strahlqualität beeinträchtigt wird.

Seit der Einführung vonDiode gepumptes CWzahlreiche Laserkristallgeometrien wurden mit unterschiedlichem kommerziellen Erfolg untersucht. Unter ihnen sind zylindrische Stäbe, Platten und dünne Scheibenkristalle die wichtigsten. Abhängig von den Strom- und Modusanforderungen können Platten- und Stablaserkristalle entweder als endgültig oder als Seite gepumpt werden, während Scheibenkristalle nur gepumpt werden können. Im Allgemeinen dominieren Stabkristalle Anwendungen mit niedriger/mittlerer Leistung und Qualitätsqualität, während Platten- und Scheibenkristalle häufig in Hochleistungslasern verwendet werden.