בר יחיד דיודה לייזר מגוון רחב של יישומים, טווח אורכי גל רחב

לייזר דיודה בר יחיד הם הלייזרים החדשים הצומחים ביותר ונמצאים בשימוש נרחב בשנים האחרונות. התפתחותו אינה נפרדת מהתפתחות לייזרים של מוליכים למחצה. הופעת הבכורה של לייזר האודם הראשונים ב -1960. בשנת 1962 יצא לייזר המוליכים למחצה ההומוגנית הראשונה גליום ארסניד. בשנת 1963, ניומן הציע לראשונה שימוש במוליכים למחצה כמושג מקור משאבת לייזר במצב מוצק. עם עליית כוח הפלט LD, בשנת 1968 רוס הבין לראשונה את השימוש בדיודת לייזר GaAs שאוב Nd: לייזר YAG. לראשונה בשנת 1973 דווח על Nd שאוב בקצה LD: לייזי YAG והצביעו על היתרונות של שאיבה בסוף שאיבה. צ'סלר וסינג נותנים את המודל התיאורטי של הלייזר הנשאב בסוף במצב רב רוחבי ובמצב רוחבי יחיד, וסף המשאבה התיאורטי המבוסס על ההנחה של משאבה אחידה עולה בקנה אחד עם תוצאות הניסוי. בשנת 1976, Nd: לייזרים YAG עם דיודות זוהרות במיוחד נשאבו בטמפרטורת החדר להפעלה רציפה. מאז שנות השמונים לייזר מוליכים למחצה ומגוון עבודות המחקר שלו יצרו פריצת דרך משמעותית, קידמו מאוד את מכשירי הלייזר במצב מוצק, טכנולוגיה ופיתוח יישומים, והובילו להחייאה מקיפה של לייזרים במצב מוצק. עם הופעת מבנה בארות קוונטיות וצמיחת טכנולוגיית צמיחת גבישים כגון שקיעת אדים כימיים אורגניים מתכתיים (MOCVD) ואפיטקסיה של קרן מולקולרית (MBE), זרם הסף של LD מצטמצם כמובן, יעילות ההמרה וכוח המוצא משופרים באופן משמעותי כוח פלט משופר, בעל מוליכים למחצה בודדים, של 1W ל -2W. כוח פלט רציף LD יחיד של 100mw עד 200mw.90 שנה, טכנולוגיית ייצור דיודות לייזר ותהליך הייצור מתבגרות בהדרגה, החיים, האמינות השתפרו מאוד, אשר פיתוח DPL ויישום של התקדמות חדשה בולט במיוחד. 1992, לייזר דיודות בר יחיד, ארצות הברית לורן - המעבדה הלאומית לריברמור פיתחה בהצלחה לייזר דיודות בר יחיד ברמה גבוהה של קילוואט. בשנת 1994 הודיע ​​משרד האנרגיה האמריקני על אישור ה-" מתקן ההצתה הלאומי" תכנית. 2001 Akiyama et al. השתמשנו ב- Nd שאוב בצד משולש: לייזר YAG להשגת פלט לייזר של 5.4kW עם יעילות המרה אלקטרו-אופטית של 22%. בשנת 2002 חברת TRW של ארצות הברית פיתחה דיודת לייזר בפלט 5.4kW שנשאבה Nd: לייזר YAG. בשנת 2006, ארצות הברית נורדיסק השיגה בהצלחה פלט לייזר של 19 קילוואט. לסיכום, DPL הוא הדינמי והמבטיח ביותר בלייזרים במצב מוצק.

מכיוון שלייזר שאוב הדיודה יש ​​יתרונות של הספק גבוה, פלט באיכות קרן גבוהה, אפקט תרמי קטן, יעילות גבוהה ומבנה מכשיר קומפקטי, הוא הופך להיות המכשיר המרכזי של טכנולוגיית המידע. מגוון היישומים הרחב שלה, טווח אורכי הגל הרחב, מהירות הפיתוח הם סוגים אחרים של לייזרים שלא יכולים להתאים.

נכון לעכשיו, תחום לייזרים במצב מוצק שאוב על ידי דיודה הוא נרחב מאוד, כמו תחומים צבאיים, רפואיים, תעשייתיים ואחרים.

בתחום היישומים הצבאיים: עם כוח פלט הלייזר ממשיך להשתפר, איכות הקורה של השיפור ההדרגתי, DPL בתחום הצבאי נרחב יותר ויותר. בעזרת טכנולוגיית המפתח להשגת פריצת דרך משמעותית, כלי נשק לייזר בעלי אנרגיה גבוהה הופכים לנשק קטלני ישיר. בשנת 2002, ארצות הברית הטעינה בהצלחה לייזרים של מדינת מוצק 0.5 קילו-וואט על כלי רכב צבאיים המשמשים לאישור מוקשים צבאי, המכונים רכבי פינוי מוקשים של זאוס&# 39 עם גודלם הקטן, האבטחה, הניידות המהירה הגבוהה שלה, מהירות התהליך. על ידי צבא ארה"ב לשבח. כלי נשק לייזר רבי עוצמה עם דיוק גבוה, מהירות, זיהום נמוך, יתרונות גמישים ואחרים, לייזר דיודות בודדות בעימות הפוטואלקטרי, לייזר להרוג קשה ורך, עיוור בלייזר ותחומים אחרים יש מגוון רחב של יישומים. צבא ארה"ב פיתח אסטרטגיה לפיתוח כלי נשק לייזר בעלי אנרגיה גבוהה בפלטפורמות שונות, כולל תוכניות פיתוח נשק לייזר בעלות אנרגיה גבוהה מבוססת חלל, תוכניות פיתוח נשק לייזר באנרגיה גבוהה ופיתוח נשק לייזר באנרגיה גבוהה. תוכניות. טכנולוגיית הלייזר המוטסת של חיל האוויר האמריקני&# 39 ותוכנית הלייזר הטקטית הניידת של צבא&# 39, הן שוריות על לייזר דיודות יחיד, והיעד הראשון הוא 20kW למטרות של 100kW.

בתחום היישומים הרפואיים: נעשה שימוש נרחב בלייזר בעור יופי, רפואת שיניים, אף אוזן גרון, כירורגיה, רפואת עיניים, נוירוכירורגיה, לב וכלי דם וכן הלאה. היתרונות של מכשירי טיפול בלייזר הם: דיוק, ניתן לשליטה, טראומת פצע מטופלת, פחות דימום, ללא מגע ללא זיהום, ופגיעה מינימלית ברקמה סביב החתך. לייזרים רפואיים דורשים יציבות וחיי שירות ארוכים יותר. על ידי הכפלה וערבוב, LD או שאיבת פלאש Nd: לייזרים YAG יכולים להשיג המרה באורך גל רב, באמצעות העברת סיבים אופטיים לניתוח. עם זאת, בשל העיוות התרמי של מדיום הלייזר המוצק וההזדקנות של מנורת הפלאש יובילו לתנודה גדולה של עוצמת האור, ולהחמיר את איכות הקרן שלה, ואת הצורך להשתמש במערכת אספקת חשמל ענקית וקירור מים, המגביל את השימוש בו. מכיוון ש -80% מהרקמה הביולוגית מורכבת ממים, דיודה אחת בר לייזר LD שנשאבה עם Er, Tm, Ho, אורך הגל של 2 ~ 3nm בלייזר האינפרא אדום מוצק יכול להיספג חזק ברקמה הביולוגית, עומק החדירה יחסית רדוד, זה לא יתרחש פחמן ויגרום להפסקות בקשר מולקולרי, אידיאלי לניתוחי לב וכלי דם ולניתוח קוצר ראייה. העתיד של ציוד לייזר רפואי יהיה לעבר אנרגיה גבוהה יותר, קלה יותר להפעלה, יציבה יותר, מתוחכמת יותר וכיוון אחר.