Diode gepompt CW: een flexibele en efficiënte lichtbronoptie!

ND-gedoteerde kristallen en glazen zoals ND: YAG (Neodymium: Yttrium aluminium granaat) zijn al lang gebruikt als lasergaillesmaterialen. Optisch gepompt, kunnen ze uitgangsgolflengten van dichtbij 1 µm produceren, terwijl de levenslange levensduur van Neodymium zowel continue golf als gepulseerde (Q-schakel) operatie ondersteunt.

In traditionele lasers is de output van intense flitslampen en booglampen gericht in een cilindrische laserkristalstang om een versterkingsmodule te vormen. Deze module wordt vervolgens in de laserholte geplaatst, die meestal enkele centimeters lang is en begrensd door hoge reflectoren en gedeeltelijke reflectoren of uitgangskoppelingen.

Deze aanpak staat echter voor verschillende uitdagingen. Ten eerste is het pomplicht niet efficiënt, wat voornamelijk te wijten is aan de inefficiëntie van de lamp bij het omzetten van elektrische energie in pomplicht, terwijl veel nutteloze warmte wordt gegenereerd. Meer kritisch, deze lampen stoten breedbandstraling uit in de zichtbare en infraroodbereiken, waardoor het grootste deel van het licht niet volledig wordt geabsorbeerd door de lasergaillekristallen, die op zijn beurt de warmtewedstrijd van de pompmodule verergert. Deze warmte moet worden afgevoerd door een waterkoelsysteem voor de laserkop en een voeding van meerdere kilowatt is vereist.

Voor veel industriële toepassingen hebben continue booglampen een beperkte levensduur en moeten ze elke 200 tot 600 uur worden vervangen. Tijdens vervanging moet de holte-optiek vaak worden verfijnd om een goed laseruitgangspatroon te behouden. Dit frequente routinematige onderhoud verhoogt niet alleen de kosten, maar kan ook de stabiliteit van het lasersysteem beïnvloeden. Bovendien kan de optische uitlijning in de loop van de tijd afdrijven, waardoor regelmatige opnieuw wordt gekalibreerd, zelfs zonder te overwegen de vervanging van de lamp zelf te vervangen.

Daarentegen,Diode gepompt CWdeze beperkingen en nadelen aanzienlijk elimineert. Neodymium-gedoteerde laserkristallen hebben een hoge absorptie bij golflengten van 808 en 880 nm, die overeenkomen met de emissiegolflengten van IngaaS halfgeleider laserdodes. De laserdiode kan efficiënt elektrische energie omzetten in laserlicht, dat effectief wordt geabsorbeerd door het neodymium-gedoteerde kristal, waardoor een wand-plug-efficiëntie wordt bereikt die meerdere keren hoger is dan die van traditionele lamp-gepompte lasers.

Naast een hoge elektrische efficiëntie,Diode gepompt CWbrengt ook andere belangrijke voordelen met zich mee. Vanwege het lage uitgangsvermogen genereren deze lasers relatief weinig warmte, waardoor de koelvereisten worden verminderd. Bovendien worden ze aangedreven door lage spanningsvoedingen, compatibel met eenfase (110/220V) lijnen of lage spanningshulpprogramma's in sommige lasermachine-tools.

Vanwege de compacte grootte van de halfgeleiderdioden kan bovendien de totale grootte van de laserkop aanzienlijk worden verminderd. Voor OEM's en industriële gebruikers vermindert de lange levensduur van de diodes het onderhoudsdowntime verder. Met de continue verbetering van de diode betrouwbaarheid in diode-gepompte vaste toestand lasers hebben deze lasers zelfs vele jaren van probleemloze werking bereikt.

In termen van de introductie van laserkristallen zijn er verschillende basisbenaderingen voor het pompen van diode CW, waaronder eindpompen en zijpompen. Eind gepompte lasers bieden hoge prestaties en stabiliteit van hoogwaardige uitgangsstralen in het vermogensbereik tot tientallen watt, terwijl zijpomplasers zich richten op het bieden van maximaal kilowatt ruw vermogen, hoewel hun bundelkwaliteit is aangetast.

Sinds de introductie vanDiode gepompt CW, Talrijke laserkristalgeometrieën zijn onderzocht met verschillende mate van commercieel succes. Onder hen zijn cilindrische staven, platen en dunne schijfkristallen het belangrijkste. Afhankelijk van de vermogens- en modusvereisten, kunnen plaat- en staaf laserkristallen worden ontworpen als eindpomp of zijpomp, terwijl schijfkristallen alleen kunnen worden gepompt. Over het algemeen domineren staafkristallen lage/medium vermogen en hoge moduskwaliteitstoepassingen, terwijl plaat- en schijfkristallen vaak worden gebruikt in krachtige lasers.