Δίοδος αντλείται CW: Μια εύκαμπτη και αποτελεσματική επιλογή πηγής φωτός!

Κρύσταλλοι και γυαλιά που έχουν προσβληθεί από ND όπως ND: YAG (νεοδύμιο: γρανάτη αλουμινίου Yttrium) έχουν χρησιμοποιηθεί από καιρό ως υλικά κέρδους λέιζερ. Οπτικά αντλημένα, μπορούν να παράγουν μήκη κύματος εξόδου κοντά στο 1μm, ενώ η διεγερμένη κατάσταση ζωής του νεοδύματος υποστηρίζει τόσο τη λειτουργία συνεχούς κύματος όσο και παλμικού (Q-switched).

Στα παραδοσιακά λέιζερ, η παραγωγή έντονων λαμπτήρων φλας και λαμπτήρων τόξου επικεντρώνεται σε μια κυλινδρική κρυσταλλική ράβδο λέιζερ για να σχηματίσει μια μονάδα κέρδους. Αυτή η ενότητα στη συνέχεια τοποθετείται μέσα στην κοιλότητα του λέιζερ, η οποία έχει συνήθως αρκετές ίντσες και οριοθετείται από υψηλούς ανακλαστήρες και μερικούς ανακλαστήρες ή ζεύξεις εξόδου.

Ωστόσο, αυτή η προσέγγιση αντιμετωπίζει διάφορες προκλήσεις. Πρώτον, το φως της αντλίας δεν είναι αποτελεσματικό, το οποίο οφείλεται κυρίως στην αναποτελεσματικότητα του λαμπτήρα στη μετατροπή της ηλεκτρικής ενέργειας σε φως της αντλίας, ενώ παράγει πολλή άχρηστη θερμότητα. Πιο κριτικά, αυτοί οι λαμπτήρες εκπέμπουν ευρυζωνική ακτινοβολία στις ορατές και υπέρυθρες περιοχές, με αποτέλεσμα το μεγαλύτερο μέρος του φωτός να μην απορροφάται πλήρως από τους κρυστάλλους κέρδους λέιζερ, οι οποίοι με τη σειρά τους επιδεινώνουν την παραγωγή θερμότητας της μονάδας αντλίας. Αυτή η θερμότητα πρέπει να διαλυθεί από ένα σύστημα ψύξης νερού για την κεφαλή λέιζερ και απαιτείται τροφοδοσία πολλαπλών κιλών.

Για πολλές βιομηχανικές εφαρμογές, οι συνεχείς λαμπτήρες τόξου έχουν περιορισμένη διάρκεια ζωής και πρέπει να αντικατασταθούν κάθε 200 έως 600 ώρες. Κατά τη διάρκεια της αντικατάστασης, η οπτική της κοιλότητας συχνά πρέπει να ρυθμιστεί για να διατηρήσει ένα καλό μοτίβο εξόδου λέιζερ. Αυτή η συχνή συντήρηση ρουτίνας όχι μόνο αυξάνει το κόστος, αλλά μπορεί επίσης να επηρεάσει τη σταθερότητα του συστήματος λέιζερ. Επιπλέον, η οπτική ευθυγράμμιση μπορεί να παρασυρθεί με την πάροδο του χρόνου, απαιτώντας τακτική επαναβαθμονόμηση, ακόμη και χωρίς να εξετάσει την αντικατάσταση του ίδιου του λαμπτήρα.

Αντίθετα,Δίοδος αντλείται CWΕξαλείφει σημαντικά αυτούς τους περιορισμούς και μειονεκτήματα. Οι κρύσταλλοι λέιζερ με τίτλο Neodymium έχουν υψηλή απορρόφηση σε μήκη κύματος 808 και 880 nm, τα οποία ταιριάζουν με τα μήκη κύματος εκπομπής των διόδων λέιζερ Semiconductor. Η δίοδος λέιζερ μπορεί να μετατρέψει αποτελεσματικά την ηλεκτρική ενέργεια σε φως λέιζερ, το οποίο απορροφάται αποτελεσματικά από τον κρυστάλλινη από το νεοδύμιο, επιτυγχάνοντας μια απόδοση τοίχου που είναι αρκετές φορές υψηλότερη από αυτή των παραδοσιακών λέιζερ με λαμπτήρες.

Εκτός από την υψηλή ηλεκτρική απόδοση,Δίοδος αντλείται CWφέρνει επίσης άλλα σημαντικά πλεονεκτήματα. Λόγω της χαμηλής ισχύος εξόδου, αυτά τα λέιζερ παράγουν σχετικά μικρή θερμότητα, μειώνοντας τις απαιτήσεις ψύξης. Επιπλέον, τροφοδοτούνται από τροφοδοτικά χαμηλής τάσης, συμβατά με γραμμές με μία φάση (110/220V) ή βοηθητικά προγράμματα χαμηλής τάσης σε ορισμένα εργαλεία λέιζερ.

Επιπλέον, λόγω του συμπαγούς μεγέθους των διόδων ημιαγωγών, το συνολικό μέγεθος της κεφαλής λέιζερ μπορεί να μειωθεί σημαντικά. Για τους ΚΑΕ και τους βιομηχανικούς χρήστες, η μακρά διάρκεια ζωής των διόδων μειώνει περαιτέρω το χρόνο διακοπής της συντήρησης. Στην πραγματικότητα, με τη συνεχή βελτίωση της αξιοπιστίας των διόδων σε λέιζερ στερεάς κατάστασης με αντλίες, τα λέιζερ αυτά έχουν επιτύχει πολλά χρόνια χωρίς προβλήματα.

Όσον αφορά την εισαγωγή κρυστάλλων λέιζερ, υπάρχουν αρκετές βασικές προσεγγίσεις για την αντλημένη από τη δίοδο CW, συμπεριλαμβανομένης της αντλίας τελικού και της πλευρικής άντλησης. Τα άκρα που αντλούνται με άκρο παρέχουν υψηλές επιδόσεις και σταθερότητα δοκών εξόδου υψηλής ποιότητας στην περιοχή ισχύος μέχρι δεκάδες watts, ενώ τα πλευρικά αντλημένα λέιζερ επικεντρώνονται στην παροχή μέχρι και αρκετών κιλοβάτ ακατέργαστης ισχύος, αν και η ποιότητα της δέσμης τους είναι συμβιβασμένη.

Από την εισαγωγή τουΔίοδος αντλείται CW, Πολλές γεωμετρίες κρυστάλλων λέιζερ έχουν μελετηθεί με ποικίλους βαθμούς εμπορικής επιτυχίας. Μεταξύ αυτών, οι κυλινδρικές ράβδους, οι πλάκες και οι κρύσταλλοι λεπτών δίσκων είναι οι πιο σημαντικοί. Ανάλογα με τις απαιτήσεις ισχύος και τρόπου λειτουργίας, οι κρύσταλλοι λέιζερ πλάκας και ράβδων μπορούν να σχεδιαστούν είτε ως άκρο είτε με πλάγια αντλούν, ενώ οι κρύσταλλοι δίσκων μπορούν να μετατραπούν μόνο στο τέλος. Γενικά, οι κρυστάλλοι ράβδων κυριαρχούν σε εφαρμογές χαμηλής/μέσης ισχύος και υψηλής ποιότητας λειτουργίας, ενώ οι κρύσταλλοι πλάκας και δίσκων χρησιμοποιούνται συχνά σε λέιζερ υψηλής ισχύος.